[模板] 二叉堆 - 优先队列的二叉堆数组实现

/*
* 创建一个最大容量为MaxSize的int型堆：MaxHeap<int> que(MaxSize);
* 默认最大容量为1007：MaxHeap<int> que;
*
* 作为优先队列：
*      pop();        同优先队列pop()，如果队列已为空还要执行pop，就会执行死循环以报错。
*      push();       同优先队列push()，如果队列已满，就会执行死循环以报错。
*      top();        同优先队列top()
*      empty();      同优先队列empty()
*
* 支持结构体，需要重载小于号(<)。
* 其它自带类型数据可以调用functional里的库函数：
*      #include <functional>
*      MaxHeap<int, greater<int> > que; //最小化堆
*      MaxHeap<int> q; 等价于 MaxHeap<int, less<int> > q; //最大化堆
*/

template<class T, class Compare = std::less<T> >
class MaxHeap {
private:
T *Heap;// 数据
int Capacity, Size;// 总的容量，实际容量
Compare cmp;
void filterdown(int start, int end) {// 最大堆的向下调整算法
int index = start;
int cur = index << 1;// 先指向左儿子
T tmp = Heap[index];
while (cur <= end) {
if (cur < end && cmp(Heap[cur], Heap[cur + 1])) {// cur+1是右儿子
cur++;// 如果右儿子比较大，就将cur指向右儿子
}
if (!cmp(tmp, Heap[cur])) break;//调整结束
Heap[index] = Heap[cur];
index = cur;
cur <<= 1;
}
Heap[index] = tmp;
}

void filterup(int start) {// 最大堆的向上调整算法(从start开始向上直到1，调整堆)
int cur = start;
int pre = cur >> 1;
T tmp = Heap[cur];
while (cur > 1) {
if (!cmp(Heap[pre], tmp)) break;
Heap[cur] = Heap[pre];
cur = pre;
pre >>= 1;
}
Heap[cur] = tmp;
}

int getindex(T data) {// 返回data在二叉堆中的索引
for (int i = 1; i <= Size; i++) if (Heap[i] == data) return i;
return -1;
}

bool remove(T data) {// 删除最大堆中的data，成功返回true
if (Size == 0) return false;
int index = getindex(data);// 获取data在二叉堆中的索引
if (index == -1) return false;
Heap[index] = Heap[Size--];
filterdown(index, Size);
return true;
}

void print() {// 打印二叉堆
for (int i = 1; i < Size; i++) cout << Heap[i] << ' ';
cout << Heap[Size] << endl;
}

public:
MaxHeap(T *tmp, int len, int capactity) {//要传入的数组和长度，以及堆的最大size，数组下标从1开始
Capacity = capactity;
Size = 0;
Heap = new T[capactity + 7];
if (len == 0) return;
for (int i = 1; i <= len; i++) push(tmp[i]);
}

MaxHeap(int capactity = 1007) {
Capacity = capactity;
Size = 0;
Heap = new T[capactity + 7];
}

~MaxHeap() {
delete (Heap);
}

void pop() {
if (Size == 0) return;
Heap[1] = Heap[Size--];
filterdown(1, Size);
}

T top() {
if (Size == 0) while (true);
return Heap[1];
}

bool empty() {
return Size == 0;
}

bool push(T data) {// 将data插入到二叉堆中
if (Size == Capacity) return false;
Heap[++Size] = data;
filterup(Size);
return true;
}
};