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例说数据结构&STL（七）——priority_queue

2017-07-29 23:41 274 查看
1 白话优先队列(priority_queue)

　　前面我们已经相继介绍了双向队列和FIFO特性的队列，这里我们还要接触另一个包含“队列”称呼的数据结构——优先队列。其实这三个数据结构名称看似很像，实则天差万别，通过下面的介绍你就会有很深的体会了。

　　那么何为优先队列呢，在优先队列中，元素被赋予优先级，当访问元素时，具有最高级优先级的元素先被访问。即优先队列具有最高级先出的行为特征。所以说队列queue可以看成是优先队列的一个特殊情况，其中的数据优先级别是按数据的插入时间先后排序的，这种插入时间的先后就可以看做是一种优先级。在默认的优先队列中，优先级最高的先出队。默认的int类型的优先队列中先出队的为队列中较大的数。

　　介绍到此，你是不是发现它有些像构建堆呢？也就是大顶堆表示优先级最高的先出队，而小顶堆表示优先级别最低的先出队。

2 STL中priority_queue实战

　2.1 包含heap的头文件

　　priority_queue和queue一样定义在同一个头文件中的，另外使用一直强调的std命名空间一定要加上，实现如下：

#include<queue>

using namespace std;


　2.2 声明优先队列对象

　　优先队列模板类的构造实际上有三个类型需要给出，默认构造如下：

priority_queue<int> que1;       // 普通构造，默认是大顶堆

priority_queue<int> que2(10,3)；// 带参构造初始化10个数据3


　　此外我们还可以手工构造，这样就可以定义为大顶堆还是小顶堆了，如下：

priority_queue<int, vector<int>, less<int>>    //大顶堆：表示其他都比堆顶小
priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> //小顶堆：表示其他都比堆顶大


　　所以默认情况下是less构建的大顶堆，表示其中的数越来越小。要记住，如果是要手工确认优先级规则，那么内部使用的容器一定也要手动加上，不可以是
priority_queue<int, greater<int>>
这样定义。

　　另外，上面的less和greater是定义在functional.h头文件中，如果使用这样的系统自带功能函数一定要加上对应的头文件。当然我们也可以自定义优先规则，这个后面再详细说明。

　2.3 基本操作

　　基本操作和队列大致相同，除了队列既可以访问队首也可以访问队尾，而优先队列只能访问队首，所以访问接口不同，其他几乎一样。此外优先队列也是适配器类型容器，所以没有对应的迭代器功能定义。基本操作如下：

que1.empty( );  // 判断队列是否为空

que1.pop( );    // 删除队顶元素

que1.push( );   // 加入一个元素

que1.size( );   // 返回优先队列中拥有的元素个数

que1.top( );    // 返回队顶元素,接口和stack名一样。而queue中是front()和back()


　2.4 自定义优先级规则

　　优先级的规则定义常用是下面两种方法，主要都是构建一个结构体，一种方法是在结构体中重载运算符()，而另一种是构建一个友元的函数重载运算符<。

// 自定义优先级规则
struct cmp
{
bool operator()(int a, int b) //重载运算符(),参数是int后面只能声明int类型优先队列
{
return a < b; //最大值优先，如果a>b就是最小值优先
}
};

priority_queue<int,vector<int>,cmp> que; //只能是构建int类型有限队列


　　首先结构体中重载运算符类型决定了你构建优先队列模板类类型，如果是重载运算符()中参数类型是string，则构建优先队列只能是string类型。此外比较的大小符号决定构建最大堆还是最小堆。

　　另外一种方法如下：

//定义结构，使用成员函数运算符重载<自定义优先级1
struct node{
int x;
bool operator < (const node &a) const {
return x>a.x;  // 最小值优先,<则为最大值优先
}
};

//定义结构，使用友元函数运算符重载<自定义优先级2
struct node{
int x;
friend bool operator < (const node &a, const node &b) const {
return a.x>b.x;   // 最小值优先,<则为最大值优先
}
};

priority_queue<node> que; // 构建node类型的优先队列对象
node num[]={14,10,56,7,83,22,36,91,3,47}; // 创建多个结构体的对象，并且初始化数据x
for(int& i : num)
{
que.push(i); // 依次读进node,根据参数x优先排列
}


　　成员函数和友元函数两种表达方式都行，使用该方法则优先队列的类型需要就是该结构体，并且优先队列的前后顺序由结构体中比较符和对应参数决定。此处需要注意，重载>号会编译出错，因为标准库默认使用元素类型的<操作符来确定它们之间的优先级关系。而且自定义优先级与重载操作运算符类型并无直接联系，我们按规则行事即可。

3 小结

　　上面介绍了优先队列数据结构特点以及STL中包含的接口。由于优先队列是基于堆完成敬意，所以其存取的时间复杂度为O（logn），n为队列中元素的个数。

　　以上是个人学习记录，由于能力和时间有限，如果有错误望读者纠正，谢谢！

　　转载请注明出处：http://blog.csdn.net/FX677588/article/details/76359337

　　参考文献：

　　http://blog.csdn.net/u011240016/article/details/59266961

　　http://blog.csdn.net/ac_gibson/article/details/44200411

　　http://www.cnblogs.com/heqinghui/archive/2013/07/30/3225407.html
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