优先队列priority_queue基本操作

本文深入探讨了优先队列的概念及其与普通队列的区别,着重介绍了如何通过重载运算符自定义优先级,并提供了实例代码演示。

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队列我们都知道,是一种先进后出的数据结构。
队列的基本操作http://blog.youkuaiyun.com/qq_32680617/article/details/50822430
而优先队列是把队列内部的数据,按照一定的优先级排序后,再输出。
值得注意的是,优先队列没有front和back,只有top一种输出方式,这一点很像栈。
栈的基本操作http://blog.youkuaiyun.com/qq_32680617/article/details/50634920
优先队列可以通过重载运算符的方法自定义优先级。

基本操作

priority_queue<int>q;//创建int类型的优先队列q,当然也可以是结构体类型
q.empty() //队列为空则返回真,非空返回假 
q.pop()   // 删除队列的第一个元素  
q.push()  //添加一个元素   
q.size()  //返回队列中的元素数量   
q.top()   //返回队列中优先级最高的一个元素 

默认情况下,队列内元素大的优先级高,会先出队列。

通过重载操作符可以自定义优先级

struct node
{
    int x;
    int y;
    int time;
    friend bool operator < (node n1, node n2)
    {
        return n1.time>n2.time;
    }
};

通过对<的重载,实现队列内按照time的大小升序排列,此时time小的优先级高,优先级高的会先出队列。
不要重载>,因为标准库是默认使用<来确定它们之间的优先级。
当然,也可以模仿sort函数中的cmp函数,写出多级排序,效果都是一样的。
sort函数http://blog.youkuaiyun.com/qq_32680617/article/details/50629215

<think>好的,用户想了解C++中优先队列priority_queue的用法,包括使用方法、示例、语法和解释。我需要根据提供的引用资料来整理回答。 首先,要确定priority_queue的基本用法。根据引用[1],priority_queue在C++中需要包含头文件,但引用[4]提到头文件是<queue>,而引用[5]的例子也使用了#include <queue>,所以应该纠正引用[4]中的头文件错误。基本语法是priority_queue<类型, 容器, 比较函数>,默认使用vector作为容器,比较函数默认是less,形成大顶堆。 接下来,自定义比较函数部分。引用[1]和[2]提到可以使用仿函数或decltype来指定比较函数。例如,仿函数需要重载operator(),并且注意比较的逻辑,比如引用[2]中的例子用*a > *b实现小顶堆。同时,引用[3]展示了使用less和greater来创建大顶堆和小顶堆的不同方法。 然后,示例部分。引用[5]提供了基本的示例代码,使用默认的priority_queue,输出是按大顶堆排列。需要补充小顶堆的示例,以及使用自定义比较函数的例子,比如结构体或指针的比较。 需要注意语法中的细节,比如模板参数的位置,使用decltype时需要配合构造函数传递比较函数对象,如引用[1]中的例子。此外,在C++17之后可能可以省略模板参数,但为了兼容性最好明确指定。 用户可能的问题包括如何调整堆的类型、自定义数据结构的比较方法,以及为什么使用仿函数。需要确保回答覆盖这些点,并引用正确的资料。例如,引用[3]解释了大顶堆和小顶堆的不同声明方式,引用[2]展示了指针类型的比较方法。 最后,生成相关问题,可能涉及性能、应用场景或与其他容器的比较。需要确保问题与主题相关,并基于引用内容,比如比较函数的实现方式或优先队列的时间复杂度。 总结回答结构:基本用法、自定义比较函数的三种方法、示例代码、注意事项,然后相关问题。确保每个部分都有对应的引用支持,并正确标注引用标识。</think>### C++中priority_queue的用法详解 #### 1. 基本语法与默认行为 优先队列`priority_queue`是C++标准库提供的**堆数据结构**实现,包含在头文件`<queue>`中[^4][^5]。其默认行为为**大顶堆**(降序排列),声明语法为: ```cpp priority_queue<T, Container, Compare> pq; ``` - `T`:元素类型(如`int`、`string`) - `Container`:底层容器(默认`vector<T>`) - `Compare`:比较函数(默认`less<T>`,即大顶堆) 例如,创建整数大顶堆: ```cpp priority_queue<int> pq; // 等价于 priority_queue<int, vector<int>, less<int>> ``` #### 2. 自定义比较函数方法 ##### (1) 使用内置函数对象 通过`greater<T>`创建**小顶堆**(升序排列): ```cpp priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> min_heap; // 小顶堆[^3] ``` ##### (2) 自定义仿函数(推荐) 定义含`operator()`的类,例如处理指针类型: ```cpp class Compare { public: bool operator()(int* a, int* b) { return *a > *b; // 小顶堆比较规则[^2] } }; priority_queue<int*, vector<int*>, Compare> ptr_heap; ``` ##### (3) 使用decltype与lambda表达式(C++11+) 适用于需要动态比较逻辑的场景: ```cpp auto cmp = [](int a, int b) { return a > b; }; priority_queue<int, vector<int>, decltype(cmp)> custom_heap(cmp); // 需传递lambda对象[^1] ``` #### 3. 完整示例代码 ##### 示例1:默认大顶堆 ```cpp #include <iostream> #include <queue> using namespace std; int main() { int arr[] = {3, 1, 4, 1, 5}; priority_queue<int> pq; for (int x : arr) pq.push(x); while (!pq.empty()) { cout << pq.top() << " "; // 输出:5 4 3 1 1 pq.pop(); } return 0; } ``` ##### 示例2:结构体排序 ```cpp struct Node { int value; Node(int v) : value(v) {} }; struct NodeCompare { bool operator()(const Node& a, const Node& b) { return a.value < b.value; // 按value降序排列 } }; priority_queue<Node, vector<Node>, NodeCompare> node_heap; ``` #### 4. 关键注意事项 1. **时间复杂度**:插入(`push`)和删除堆顶(`pop`)操作均为$O(\log n)$,访问堆顶(`top`)为$O(1)$[^3] 2. **元素类型要求**:比较函数需满足**严格弱序**关系 3. **容器选择**:底层容器必须支持随机访问迭代器(如`vector`或`deque`)
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