C++STL——优先队列

一、相关定义

优先队列容器与队列一样，只能从队尾插入元素，从队首删除元素。但是它有一个特性，就是队列中最大的元素总是位于队首，所以出队时，并非按照先进先出的原则进行，而是将当前队列中最大的元素出队。这点类似于给队列里的元素进行了由大到小的顺序排序。元素的比较规则默认按元素值由大到小排序，可以重载“<”操作符来重新定义比较规则。

优先级队列可以用向量(vector)或双向队列(deque)来实现(注意list container不能用来实现queue，因为list的迭代器不是任意存取iterator，而pop中用到堆排序时是要求randomaccess iterator 的!)：
priority_queue<vector<int>, less<int> > pq1; 　　　 // 使用递增less<int>函数对象排序
priority_queue<deque<int>, greater<int> > pq2; 　　// 使用递减greater<int>函数对象排序
其成员函数有“判空(empty)” 、“尺寸(Size)” 、“栈顶元素(top)” 、“压栈(push)” 、“弹栈(pop)”等。

二、priority_queue

基本操作：

empty() 　　   如果队列为空，则返回真

pop()　　　　删除对顶元素，删除第一个元素

push() 　　     加入一个元素

size() 　　　  返回优先队列中拥有的元素个数

top() 　　　　返回优先队列对顶元素，返回优先队列中有最高优先级的元素

在默认的优先队列中，优先级高的先出队。在默认的int型中先出队的为较大的数。

头文件：

#include <queue>

声明方式：

1、普通方法：

priority_queue<int> q;   　　　　　　　　　　　　  //通过操作，按照元素从大到小的顺序出队

priority_queue<int,vector<int>, greater<int> > q;  　　//通过操作，按照元素从小到大的顺序出队

2、自定义优先级：

struct cmp {     

　　operator bool ()(int x, int y)     

　　{        

　　　　 return　x > y;　　 // x小的优先级高       //也可以写成其他方式，如： return p[x] > p[y];表示p[i]小的优先级高

　　}

};

priority_queue<int, vector<int>, cmp> q;    //定义方法

//其中，第二个参数为容器类型。第三个参数为比较函数。

3、结构体声明方式：

struct node {     

　　int x, y;     

　　friend bool operator < (node a, node b)     

　　{         

　　　　return a.x > b.x;    //结构体中，x小的优先级高     

　　}

};

priority_queue<node>q;   //定义方法

//在该结构中，y为值, x为优先级。

//通过自定义operator<操作符来比较元素中的优先级。

//在重载”<”时，最好不要重载”>”，可能会发生编译错误

 

三、代码实现

优先队列，其构造及具体实现我们可以先不用深究，我们现在只需要了解其特性，及在做题中的用法。
以一个例子来解释吧(呃，写完才发现，这个代码包函了几乎所有我们要用到的用法，仔细看看吧)：

/*优先队列的基本使用    2017/8/1    xzxl*/
#include<stdio.h>
#include<functional>
#include<queue>
#include<vector>
using namespace std;
//定义结构，使用运算符重载,自定义优先级1
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
    }
};
//定义结构，使用运算符重载,自定义优先级2
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，
                                                      //这是右移运算符，所以这里用空格号隔开
    priority_queue<int,vector<int>,less<int> >que4;////最大值优先  

    priority_queue<number1>que5;
    priority_queue<number2>que6;  

    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:
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:
 7 10 14 22 36 47 56 72 83 91
Queue 2:
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:
 7 10 14 22 36 47 56 72 83 91
Queue 4:
83 72 56 47 36 22 14 10  7  3 

采用结构体自定义优先级方式二:
(priority_queue<number>que)
Queue 5:
 7 10 14 22 36 47 56 72 83 91
Queue 6:
83 72 56 47 36 22 14 10  7  3
*/