33.STL中的priority_queue的实现

1.priority_queue的介绍

1.优先队列是一种容器适配器，根据严格的弱排序标准，它的第一个元素总是它所包含的元素中最大的。

2.此上下文类似于堆，在堆中可以随时插入元素，并且只能检索最大堆元素 (优先队列中位于顶部的元素)。

3.优先队列被实现为容器适配器，容器适配器即将特定容器类封装作为其底层容器类，queue 提供一组特定的成员函数来访问其元素。元素从特定容器的 “ 尾部 ” 弹出，其称为优先队列的顶部。

4.底层容器可以是任何标准容器类模板，也可以是其他特定设计的容器类。容器应该可以通过随机访问迭代器访问，并支持以下操作：
➡ empty()：检测容器是否为空。
➡ size()：返回容器中有效元素个数。
➡ front()：返回容器中第一个元素的引用。
➡ push_back()：在容器尾部插入元素。
➡ pop_back()：删除容器尾部元素。

5.标准容器类 vector 和 deque 满足这些需求。默认情况下，如果没有为特定的 priority_queue 类实例化指定容器类，则使用 vector。

6.需要支持随机访问迭代器，以便始终在内部保持堆结构。容器适配器通过在需要时自动调用算法函数 make_heap、push_heap 和pop_heap 来自动完成此操作。
注意这里的优先级队列不符合队列的先进先出特性，它的 push 没有要求，pop/top 是取优先级最高的，优先级指的是大小，这里默认是大的优先级高，如果要让小的优先级高，就需要仿函数来控制。但要注意并不一定是大的优先级高，小的优先级低，因为对于用数字来评分 (大的高) 是一种场景，对于用字母来评分 (小的高) 又是一种场景。

1.1priority_queue的使用

优先级队列默认使用 vector 作为其底层存储数据的容器，在 vector 上又使用了堆算法将 vector 中元素构造成堆的结构，因此 priority_queue 就是堆，所有需要用到堆的位置，都可以考虑使用 priority_queue。注意：默认情况下 priority_queue 是大堆。

#include<iostream>
#include<queue>
#include<functional> //greater的头
using namespace std;

void test_priority_queue()
{
	//priority_queue<int> pq;//默认是大堆,大的优先级高
	priority_queue<int,vector<int>, greater<int>> pq;//默认是小堆,小的优先级高。控制大小堆的是第3个参数,你要传第3个参数,必须先传第2个参数,因为它也是缺省的
	pq.push(1);
	pq.push(10);
	pq.push(11);
	pq.push(3);
	pq.push(5);
	pq.push(8);
	
	while(!pq.empty())
	{
		//取堆顶的数据
		cout << pq.top() << " ";
		//出堆顶(与最后元素交换,再删除它),向下调整
		pq.pop();
	}
	cout << endl;
}
int main()
{
	test_priority_queue();
	return 0;
}

1.2priority_queue的模拟实现

?PriorityQueue.h

#pragma once
#include<vector>
#include<list>
#include<iostream>
using namespace std;

namespace bit
{
	//仿函数/函数对象——自定义类型,类型的对象可以像函数一样使用
	template<class T>
	class Less
	{
	public:
		bool operator()(const T& x, const T& y)
		{
			return x < y;
		}
	};
	template<class T>
	class Greater
	{
	public:
		bool operator()(const T& x, const T& y)
		{
			return x > y;
		}
	};

	//模板参数->类型
	//函数参数->对象

	//less->大堆 greater->小堆,默认是Less
	template<class T, class Container = vector<T>, class Compare = Less<T>>
	class priority_queue
	{
	public:
		priority_queue()
		{}
		template<class InputIterator>
		priority_queue(InputIterator first, InputIterator last)//可以传任意类型的迭代器
		{
			//插入数据
			while(first != last)
			{
				_con.push_back(*first);
				++first;	
			}
			//建堆
			for(int i = (_con.size() - 1 - 1) / 2; i >= 0; --i)
			{
				AdjustDown(i);
			}
		}
		void AdjustUp(size_t child)
		{
			Compare com;
			size_t parent = (child - 1) / 2;
			while (child > 0)
			{
				//if (_con[parent] < _con[child])
				if (com(_con[parent], _con[child]))
				{
					swap(_con[parent], _con[child]);
					child = parent;
					parent = (child - 1) / 2;
				}
				else//父亲>=孩子
				{
					break;
				}
			}
		}
		void AdjustDown(size_t parent)
		{
			Compare com;
			size_t child = parent * 2 + 1;
			while (child < _con.size())
			{
				//if (child + 1 < _con.size() && _con[child] < _con[child + 1])
				if (child + 1 < _con.size() && com(_con[child], _con[child + 1]))
				{
					++child;
				}
				//if (_con[parent] < _con[child])
				if (com(_con[parent], _con[child]))
				{
					swap(_con[parent], _con[child]);
					parent = child;
					child = parent * 2 + 1;
				}
				else
				{
					break;
				}
			}
		}
		void push(const T& x)
		{
			_con.push_back(x);
			AdjustUp(_con.size() - 1);
		}
		void pop()
		{
			swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);
			_con.pop_back();
			AdjustDown(0);
		}
		const T& top() const 
		{
			return _con[0];
		}
		size_t size() 
		{
			return _con.size();
		}
		bool empty()
		{
			return _con.empty();
		}
	private:
		Container _con;//构造析构等可以不写,因为这是自定义类型
	};
	void test_priority_queue()
	{
		//priority_queue<int> pq;
		priority_queue<int, vector<int>, Greater<int>> pq;
		pq.push(1);
		pq.push(10);
		pq.push(11);
		pq.push(3);
		pq.push(5);
		pq.push(8);

		while (!pq.empty())
		{
			cout << pq.top() << " ";
			pq.pop();
		}
		cout << endl;

		list<int> lt = { 2, 5, 1, 3, 4 };
		priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> pq1(lt.begin(), lt.end());
		while (!pq1.empty())
		{
			cout << pq1.top() << " ";
			pq1.pop();
		}
		cout << endl;  
	}
}

参考：[【C++初阶：STL —— stack and queue】stack/queue的介绍及使用 | stack/queue/priority_queue的深度剖析及模拟实现 | 适配器模式 | 仿函数](

本栏目推荐文章
• 机器学习-概率图模型系列-隐含马尔科夫模型-33
• String 类和 STL (Standard Template Library)
• 33-Scala-Akka
• day33 Istio弹性(超时&重试)和故障注入 （10.6）
• 两个Mysql唯一索引的交换: 避免重复索引 Duplicate entry '3' for key 'priority_UNIQUE'
• R语言用LOESS(局部加权回归)季节趋势分解（STL）进行时间序列异常检测
• 1 Queue Sort
• 常用容器：动态数组array、列表list、队列 queue、map或字典、 集合、栈等等
• SPSC Queue
• 33.多表查询-外连接查询

priority_queue priority queue STL 33priority_queue priority queue stl priority_queue priority_queue函数priority方法 队列priority_queue函数priority priority_queue函数priority queue queue priority_queue priority 队列priority_queue priority queue 容器 适配器priority_queue算法 题解 果子priority_queue容器 priority_queue priority queue