STL容器之优先队列

系统管理员 2022-05-27 12:59 204阅读 0赞

#### 队列的定义： ####

队列(queue)维护了一组对象，进入队列的对象被放置在尾部，下一个被取出的元素则取自队列的首部。priority\_queue特别之处在于，允许用户为队列中存储的元素设置优先级。这种队列不是直接将新元素放置在队列尾部，而是放在比它优先级低的元素前面。标准库默认使用<操作符来确定对象之间的优先级关系，所以如果要使用自定义对象，需要重载 < 操作符。

优先队列有两种，一种是最大优先队列；一种是最小优先队列；每次取自队列的第一个元素分别是优先级最大和优先级最小的元素。

1) 优先队列的定义

包含头文件：”queue.h”, “functional.h”

可以使用具有默认优先级的已有数据结构；也可以再定义优先队列的时候传入自定义的优先级比较对象；或者使用自定义对象(数据结构)，但是必须重载好< 操作符。

2) 优先队列的常用操作  
q.empty() 如果队列为空，则返回true，否则返回false  
q.size() 返回队列中元素的个数  
q.pop() 删除队首元素，但不返回其值  
q.top() 返回具有最高优先级的元素值，但不删除该元素  
q.push(item) 在基于优先级的适当位置插入新元素

其中q.top()为查找操作，在最小优先队列中搜索优先权最小的元素，在最大优先队列中搜索优先权最大的元素。q.pop()为删除该元素。优先队列插入和删除元素的复杂度都是O(lgn)，所以很快

另外，在优先队列中，元素可以具有相同的优先权。

下面这个C例子，包含了几乎所有常见的优先队列用法。

#include<iostream>
    #include<functional>
    #include<queue>
    #include<vector>
    using namespace std;
    
    //定义比较结构
    struct cmp1{
        bool operator ()(int &a,int &b){
            return a>b;//最小值优先
        }
    };
    
    struct cmp2{
        bool operator ()(int &a,int &b){
            return a<b;//最大值优先
        }
    };
    
    //自定义数据结构
    struct number1{
        int x;
        bool operator < (const number1 &a) const {
            return x>a.x;//最小值优先
        }
    };
    struct number2{
        int x;
        bool operator < (const number2 &a) const {
            return x<a.x;//最大值优先
        }
    };
    int a[]={
       14,10,56,7,83,22,36,91,3,47,72,0};
    number1 num1[]={
       14,10,56,7,83,22,36,91,3,47,72,0};
    number2 num2[]={
       14,10,56,7,83,22,36,91,3,47,72,0};
    
    int main()
    {    
        priority_queue<int>que;//采用默认优先级构造队列
    
        priority_queue<int,vector<int>,cmp1>que1;//最小值优先
        priority_queue<int,vector<int>,cmp2>que2;//最大值优先
    
        priority_queue<int,vector<int>,greater<int> >que3;//注意“>>”会被认为错误，
        priority_queue<int,vector<int>,less<int> >que4;最大值优先
    
        priority_queue<number1>que5; //最小优先级队列
        priority_queue<number2>que6;  //最大优先级队列
    
        int i;
        for(i=0;a[i];i++){
            que.push(a[i]);
            que1.push(a[i]);
            que2.push(a[i]);
            que3.push(a[i]);
            que4.push(a[i]);
        }
        for(i=0;num1[i].x;i++)
            que5.push(num1[i]);
        for(i=0;num2[i].x;i++)
            que6.push(num2[i]);
    
    
        printf("采用默认优先关系:/n(priority_queue<int>que;)/n");
        printf("Queue 0:/n");
        while(!que.empty()){
            printf("%3d",que.top());
            que.pop();
        }
        puts("");
        puts("");
    
        printf("采用结构体自定义优先级方式一:/n(priority_queue<int,vector<int>,cmp>que;)/n");
        printf("Queue 1:/n");
        while(!que1.empty()){
            printf("%3d",que1.top());
            que1.pop();
        }
        puts("");
        printf("Queue 2:/n");
        while(!que2.empty()){
            printf("%3d",que2.top());
            que2.pop();
        }
        puts("");
        puts("");
        printf("采用头文件/"functional/"内定义优先级:/n(priority_queue<int,vector<int>,greater<int>/less<int> >que;)/n");
        printf("Queue 3:/n");
        while(!que3.empty()){
            printf("%3d",que3.top());
            que3.pop();
        }
        puts("");
        printf("Queue 4:/n");
        while(!que4.empty()){
            printf("%3d",que4.top());
            que4.pop();
        }
        puts("");
        puts("");
        printf("采用结构体自定义优先级方式二:/n(priority_queue<number>que)/n");
        printf("Queue 5:/n");
        while(!que5.empty()){
            printf("%3d",que5.top());
            que5.pop();
        }
        puts("");
        printf("Queue 6:/n");
        while(!que6.empty()){
            printf("%3d",que6.top());
            que6.pop();
        }
        puts("");
        return 0;
    }
    /* 运行结果 ： 采用默认优先关系: (priority_queue<int>que;) Queue 0: 91 83 72 56 47 36 22 14 10 7 3 采用结构体自定义优先级方式一: (priority_queue<int,vector<int>,cmp>que;) Queue 1: 3 7 10 14 22 36 47 56 72 83 91 Queue 2: 91 83 72 56 47 36 22 14 10 7 3 采用头文件"functional"内定义优先级: (priority_queue<int,vector<int>,greater<int>/less<int> >que;) Queue 3: 3 7 10 14 22 36 47 56 72 83 91