关于priority_queue

本文详细介绍了C++ STL中的priority_queue容器,包括如何定义不同优先级的元素、自定义比较函数以及实现方式等内容。通过多个示例展示了如何使用priority_queue进行高效的数据处理。
1,关于STL中的priority_queue:确定用top()查看顶部元素时,该元素是具有最高优先级的一个元素.
调用pop()删除之后,将促使下一个元素进入该位置.
2,如同stack和queue,priority_queue是一个基于基本序列容器进行构建的适配器,默认的序列器是vector.
先看一个示例:

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
#include <queue>
#include <functional>
using namespace std;

int main()
{
srand(time(0));
priority_queue<int> prique_int;
for (int i = 0; i < 100; i++)
prique_int.push(rand() % 25);
while (!prique_int.empty())
{
cout << prique_int.top() <<' ';
prique_int.pop();
}
return 0;
}

注:默认较大的值有较高的优先权.

下面这个示例,给予较小值较大的优先权.

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
#include <queue>
#include <functional>
using namespace std;

int main()
{
srand(time(0));
//优先队列的完成构造.
priority_queue<int, vector<int>, greater<int> > prique_int;
for (int i = 0; i < 100; i++)
prique_int.push(rand() % 25);
while (!prique_int.empty())
{
cout << prique_int.top() <<' ';
prique_int.pop();
}
return 0;
}

下面的示例重载了operator<,可以存在主次两个优先级.

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

class ToDoItem
{
char primary;
int secondary;
string item;
public:
ToDoItem(string td, char pri = 'A', int sec = 1)
: primary(pri), secondary(sec), item(td) {}
friend bool operator<(const ToDoItem& x, const ToDoItem& y)
{
if(x.primary > y.primary)
return true;
if(x.primary == y.primary)
if(x.secondary > y.secondary)
return true;
return false;
}
friend ostream& operator<<(ostream& os, const ToDoItem& td)
{
return os << td.primary << td.secondary << ": " << td.item;
}
};

int main()
{
priority_queue<ToDoItem> toDoList;
toDoList.push(ToDoItem("Empty trash", 'C', 4));
toDoList.push(ToDoItem("Feed dog", 'A', 2));
toDoList.push(ToDoItem("Feed bird", 'B', 7));
toDoList.push(ToDoItem("Mow lawn", 'C', 3));
toDoList.push(ToDoItem("Water lawn", 'A', 1));
toDoList.push(ToDoItem("Feed cat", 'B', 1));
while(!toDoList.empty())
{
cout << toDoList.top() << endl;
toDoList.pop();
}
return 0;
}

3,由于设计上的原因,不能在一个priority_queue上从头到尾进行迭代.
通过观察priority_queue的实现,它使用的函数有make_heap(),push_heap()以及pop_heap().
可以说优先级队列只是对堆的一个封装.

priority_queue使用的容器时protected的,标准c++规定其标识符为c,所以可以继承一个新类.

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
#include <queue>
#include <iterator>
#include <algorithm>
using namespace std;

class PQI : public priority_queue<int>
{
public:
vector<int>& iml() //返回序列器
{
return c; //父类的protected成员
}
};

int main()
{
srand(time(0));
PQI pqi;
for (int i = 0; i < 30; i++)
pqi.push(rand() % 20);

vector<int> iml = pqi.iml();
copy(iml.begin(), iml.end(), ostream_iterator<int>(cout, " "));

cout << endl;

while (!pqi.empty())
{
cout << pqi.top() <<' ';
pqi.pop();
}

return 0;
}

4,下面的示例,用一个vector实现priority_queue.
//私有继承

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
#include <queue>
#include <iterator>
#include <algorithm>
using namespace std;

template<class T, class Compare>
class PQV : private vector<T>
{
public:
PQV(Compare cmp = Compare()) : comp(cmp)
{
make_heap(vector<T>::begin(), vector<T>::end(), comp);
}

const T& top()
{
return vector<T>::front();
}
//关键
void push(const T& x)
{
vector<T>::push_back(x);
push_heap(vector<T>::begin(), vector<T>::end(), comp);
}
//关键
void pop()
{
pop_heap(vector<T>::begin(), vector<T>::end(), comp);
vector<T>::pop_back();
}

bool empty() const
{
return vector<T>::empty();
}

bool size() const
{
return vector<T>::size();
}
private:
Compare comp;
};

int main()
{
srand(time(0));

PQV< int, less<int> > pqi;
for(int i = 0; i < 100; i++)
{
pqi.push(rand() % 50);
}

while(!pqi.empty())
{
cout << pqi.top() << ' ';
pqi.pop();
}

return 0;
}

5,使用laying技术来实现

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
#include <queue>
#include <iterator>
#include <algorithm>
using namespace std;

template<class T, class Compare>
class PQV
{
public:
PQV(Compare cmp = Compare()) : comp(cmp)
{
make_heap(v.begin(), v.end(), comp);
}

const T& top()
{
return v.front();
}
//关键
void push(const T& x)
{
v.push_back(x);
push_heap(v.begin(), v.end(), comp);
}
//关键
void pop()
{
pop_heap(v.begin(), v.end(), comp);
v.pop_back();
}

bool empty() const
{
return v.empty();
}

bool size() const
{
return v.size();
}
private:
Compare comp;
vector<T> v;
};

int main()
{
srand(time(0));

PQV< int, less<int> > pqi;
for(int i = 0; i < 100; i++)
{
pqi.push(rand() % 50);
}

while(!pqi.empty())
{
cout << pqi.top() << ' ';
pqi.pop();
}

return 0;
}
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