[C++]优先级队列

1 .了解优先级队列

优先级队列是一种容器适配器，根据一些严格的弱排序 标准，专门设计使其第一个元素始终是它所包含的元素中最大的元素。

此上下文类似于堆，其中可以随时插入元素，并且只能检索最大堆 元素（优先级队列 中顶部的元素）。

优先级队列是作为容器适配器实现的，容器适配器 是使用特定容器类的封装对象作为其底层容器 的类，提供一组特定的成员函数来访问其元素。元素是从特定容器的*"背面"* 弹出的，该容器称为优先级队列的顶部。

基础容器可以是任何标准容器类模板，也可以是其他一些专门设计的容器类。容器应通过*随机访问迭代器*访问，并支持以下操作：

empty()

size()

front()

push_back()

pop_back()

标准容器类并满足这些要求。默认情况下，如果未为特定类实例指定容器类，则使用标准容器。

需要支持*随机访问迭代器* ，以便始终在内部保持堆结构。这是由容器适配器通过自动调用算法函数自动完成的，并在需要时自动完成。vector 、deque、priority_queue、vector 、make_heap push_heap 、pop_heap

2.优先级队列的相关接口

优先级队列的接口有如下几种。对于优先级队列我们默认是它的大的数优先级高。其底层是一个堆。也就是说，我们默认是大堆，所以大的数优先级高。如果是一个小堆，那么就是小的优先级高

1.常用接口函数

我们来随便使用一下这些接口吧：

cpp 复制代码

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

void test_priority_queue()
{
	priority_queue<int> pq;
	pq.push(123);
	pq.push(1045);
	pq.push(2);
	pq.push(3);
	pq.push(4);
	while (!pq.empty())
	{
		cout << pq.top() << " ";
		pq.pop();
	}
	cout << endl;
}

int main()
{
	test_priority_queue();
}

运行结果：

可以看到，默认是一个大堆，但是我们会注意到，它库里面默认传的是less，但是却是一个大堆，这里需要额外注意一下。

如果想要是一个小堆的话，我们需要将这个less替换为greater：

cpp 复制代码

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

void test_priority_queue()
{
	priority_queue<int,vector<int>,greater<int>> pq;
	pq.push(123);
	pq.push(1045);
	pq.push(2);
	pq.push(3);
	pq.push(4);
	while (!pq.empty())
	{
		cout << pq.top() << " ";
		pq.pop();
	}
	cout << endl;
}

int main()
{
	test_priority_queue();
}

运行结果:

在这里我们传的less，greater这些也称之为仿函数。也就是说，通过仿函数控制实现大小堆.除此之外，这里除了可以传vector以外，还可以传递deque，但是由于堆需要大量访问[]运算符，所以deque的效率不高。

2.构造函数

如下所示，可以无参构造，也可以用迭代器区间进行初始化。

3.优先队列的模拟实现

优先级队列，主要还是堆的逻辑的实现。即堆的构造，向上调整和向下调整。

这些我们在数据结构讲过了,我直接上源码了

cpp 复制代码

	template<class T, class Container = vector<T>>
	class priority_queue
	{
	private:
		void AdjustDown(int parent)
		{
			int child = parent * 2 + 1;
			while (child<_con.size())
			{
				if (child + 1 < _con.size() && _con[child] < _con[child + 1])
				{
					child++;
				}
				if (_con[child] > _con[parent])
				{
					swap(_con[child], _con[parent]);
					parent = child;
					child = parent * 2 + 1;
				}
				else
				{
					break;
				}
			}
		}
		void AdjustUp(int child)
		{
			int parent = (child - 1) / 2;
			while (child > 0)
			{
				if (_con[child] > _con[parent])
				{
					swap(_con[child], _con[parent]);
					child = parent;
					parent = (child - 1) / 2;
				}
				else
				{
					break;
				}
			}
		}

	public:
		template<class InputIterator>
		priority_queue(InputIterator first, InputIterator last)
		{
			while (first != last)
			{
				_con.push_back(*first);
				first++;
			}
			for (int i = (_con.size() - 1 - 1) / 2; i >= 0; i--)
			{
				AdjustDown(i);
			}
		}
		priority_queue()
		{}

		void pop()
		{
			swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);
			_con.pop_back();
			AdjustDown(0);
		}

		void push(const T& val)
		{
			_con.push_back(val);
			AdjustUp(_con.size() - 1);
		}

		const T& top()
		{
			return _con[0];
		}

		bool empty()
		{
			return _con.empty();
		}

		size_t size()
		{
			return _con.size();
		}
	private:
		Container _con;
	};