C++ priority_queue 堆

1. ​基本概念

• 定义 ：std::priority_queue 是一个容器适配器，提供基于优先级的元素访问（默认最大堆，即队首为最大元素）。
• 头文件 ：#include <queue>
• 底层容器 ：默认使用 std::vector（可替换为 std::deque）。
• 特性 ：
  • 元素按优先级顺序出队。
  • 插入元素的时间复杂度为 O(log n)，获取队首元素的时间复杂度为 O(1)。
  • 不支持随机访问或遍历操作。

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2. ​构造函数

(1) ​默认构造函数

std::priority_queue<int> pq1;  // 默认底层容器为vector，比较函数为less（最大堆）

(2) ​指定底层容器和比较函数

// 使用deque作为底层容器，比较函数为greater（最小堆）
std::priority_queue<int, std::deque<int>, std::greater<int>> pq2;
//因为缺省值规则的问题，所以我们必须写出底层容器才能指明建小堆

(3) ​通过迭代器范围构造

int arr[] = {3, 1, 4, 1, 5};
std::priority_queue<int> pq3(arr, arr + 5);  // 插入数组元素并建堆 → {5, 4, 3, 1, 1}

(4) ​通过已有容器构造

std::vector<int> vec = {5, 3, 8};
std::priority_queue<int> pq4(vec.begin(), vec.end());  // 堆化为 {8, 5, 3}

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3. ​核心成员函数

(1) ​push()

插入元素并调整堆结构：

pq1.push(10);  // 插入10，堆结构自动调整

(2) ​pop()

移除队首元素（优先级最高的元素）：

pq1.pop();  // 移除当前队首元素

(3) ​top()

返回队首元素的常量引用（不可修改）：

int max_val = pq1.top();  // 获取当前最大元素

(4) ​empty()

判断优先级队列是否为空：

if (pq1.empty()) { /* 处理空队列 */ }

(5) ​size()

返回队列中元素数量：

size_t count = pq1.size();  // 当前元素个数

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4. ​底层容器与比较函数

1.底层容器要求

• 必须支持 front()、push_back()、pop_back() 和随机访问迭代器。
• 默认使用 std::vector，但允许替换为 std::deque（不可用 std::list）。

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5. ​注意事项

1. ​没有 clear() 方法：

   • 清空队列需手动循环 pop()：

2. ​不可修改队首元素：

   • top() 返回常量引用，直接修改队首元素会破坏堆结构。

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总结

• std::priority_queue 适用于需要按优先级处理元素的场景（如任务调度、贪心算法、TopK问题等）。
• 通过更改比较函数可实现最小堆或自定义优先级规则。