priority_queue

优先队列

priority_queue：优先队列，底层用堆来进行实现的。在优先队列中，队首元素一定是当前队列中优先级最高的那一个。

例如，定义好优先级：
桃子（优先级3）
梨子（优先级4）
苹果（优先级1）
那么出队顺序为梨子（4）->桃子（3）->苹果（1）

可以在任何时候往优先队列里面加入(push)元素，而优先队列底层的数据结构堆(heap)可以随时调用结构，使得每次的队首元素都是优先级最大的。

priority_queue的定义

添加头文件#include

priority_queue <typename> name;

priority_queue容器内元素的访问

只能通过top()函数来访问队首元素，也就是优先级最高的元素。

#include <stdio.h>
#include <queue>
using namespace std;

int main()
{
    priority_queue<int> q;
	q.push(3);
	q.push(4);
	q.push(1);
	printf("%d\n", q.top());
    return 0;
}

4

priority_queue常用函数实例解析

(1)push()
push(x)将令x入队，时间复杂度为O(logN)，其中N为当前优先队列中的元素个数。

(2)top()
top()可以获得队首（即堆顶元素），时间复杂度为O(1)。

(3)pop()
pop()令队首元素出队，时间复杂度为O(logN），其中N为当前优先队列中的元素个数。

#include <stdio.h>
#include <queue>
using namespace std;

int main()
{
    priority_queue<int> q;
	q.push(3);
	q.push(4);
	q.push(1);
	printf("%d\n", q.top());
	q.pop(); // 令队首出队
	printf("%d\n", q.top());
    return 0;
}

4
3

(4)empty()
empty()检测优先队列是否为空，返回true则空，返回false则非空，时间复杂度O(1)。

#include <stdio.h>
#include <queue>
using namespace std;

int main()
{
    priority_queue<int> q;
	if(q.empty() == true)
	{
		printf("Empty\n");
	}
	else
	{
		printf("Not Empty\n");
	}
	q.push(1);
	if(q.empty() == true)
	{
		printf("Empty\n");
	}
	else
	{
	    printf("Not Empty\n");
	}
	return 0;
}

Empty
Not Empty

(5)size()
size()返回优先队列内元素的个数，时间复杂度为O(1)

#include <stdio.h>
#include <queue>
using namespace std;

int main()
{
    priority_queue<int> q;
	q.push(3);
	q.push(4);
	q.push(1);
	printf("%d\n", q.size()); //优先队列中有三个元素
	return 0;
}

3

priority_queue内元素优先级的设置

(1)基本数据类型的优先级设置
int，double，char优先级设置一般是数字大的优先级越高，（char为字典序最大的）

priority_queue<int> q;

第二种定义方式多两个参数
vector：填写的是来承载底层数据结构堆(heap)的容器
less：对第一个参数的比较类，表示的数字越大的优先级越大

priority_queue<int, vector<int>, less<int>> q;

greater表示数字小的优先级越大

priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> q;

示例：

#include <stdio.h>
#include <queue>
using namespace std;

int main()
{
    priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> q;
	q.push(3);
	q.push(4);
	q.push(1);
	printf("%d\n", q.top()); 
	return 0;
}

1

(2)结构体的优先级设置
通过重载“<”来改变小于号功能，使用友元函数来对其重载。

#include <iostream>
#include <string>
#include <queue>
#include <vector>
using namespace std;

struct fruit
{
	string name;
	int price;
	friend bool operator < (fruit f1, fruit f2)
	{
		return f1.price > f2.price;
	}
}f1, f2, f3;

int main()
{
    priority_queue<fruit> q;
	f1.name = "桃子";
	f1.price = 3;
	f2.name = "梨子";
	f2.price = 4;
	f3.name = "苹果";
	f3.price = 1;
	q.push(f1);
	q.push(f2);
	q.push(f3);
	cout << q.top().name << " " << q.top().price << endl;
	return 0;
}

苹果 1

类比sort中的cmp函数，把friend去掉，把小于改成括号，然后把重载的函数写在结构体外面，同时将其用struct包装起来。

#include <iostream>
#include <string>
#include <queue>
#include <vector>
using namespace std;

struct fruit
{
	string name;
	int price;
}f1, f2, f3;

struct cmp
{
	bool operator () (fruit f1, fruit f2)
	{
		return f1.price > f2.price;
	}
};

int main()
{
    priority_queue<fruit, vector<fruit>, cmp> q;
	f1.name = "桃子";
	f1.price = 3;
	f2.name = "梨子";
	f2.price = 4;
	f3.name = "苹果";
	f3.price = 1;
	q.push(f1);
	q.push(f2);
	q.push(f3);
	cout << q.top().name << " " << q.top().price << endl;
	return 0;
}

苹果 1

如果结构体的数据庞大，建议使用引用来提高效率，此时比较类的参数中需要加上const和&

friend bool operator < (fruit &f1, fruit &f2)
{
	return f1.price > f2.price;
}
bool operator () (fruit &f1, fruit &f2)
{
	return f1.price > f2.price;
}

priority_queue的常见用途

可以解决一些贪心问题，也可以对Dijkstra算法进行优化，但使用top()前，必须用empty()判断优先队列是否为空，否则可能因为队空出现错误。