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【C++/STL】:优先级队列的使用及底层剖析&&仿函数

12 人参与  2024年10月11日 16:41  分类 : 《我的小黑屋》  评论

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?前言一,优先级队列的使用二,仿函数1,什么是仿函数2,仿函数的简单示例 三,优先级队列的底层剖析

?前言

优先队列(priority_queue)是一种容器适配器,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

注意:使用优先级队列要包含头文件 < queue >。

一,优先级队列的使用

在这里插入图片描述

代码实现如下:

这里的建堆一般有两种方式:
(1) 一种是一个一个push进vector容器再进行向上调整建堆
(2) 另一种是直接用迭代器区间构造直接建堆(推荐用这种)

#include <iostream>#include <queue>#include <functional>using namespace std;void test_priority_queue(){vector<int> v = { 6,0,3,5,4,7,9,1,2,8 };//默认升序//priority_queue<int> pq(v.begin(), v.end());//一个一个尾插建堆priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> pq;for (auto e : v){pq.push(e);}//迭代器区间构造,直接建堆//priority_queue<int,vector<int>,greater<int>> pq(v.begin(), v.end());while (!pq.empty()){cout << pq.top() << " ";pq.pop();}cout << endl;}int main(){test_priority_queue();return 0;}

注意:优先级队列默认的大堆,降序排列,如果要升序,就要换仿函数。下图中第三个模板参数就是传仿函数。

使用算法库里的 less 和 greater 算法,需要包含头文件< functional >

在这里插入图片描述

二,仿函数

1,什么是仿函数

仿函数也叫函数对象,是一个重载了 operator() 的类,可以使得类的对象像函数一样使用

2,仿函数的简单示例

operator()并没有参数的个数和返回值,所以使用是十分灵活的

struct Func1{//无参无返回值void operator()(){cout << "Func调用" << endl;}};struct Func2{//有参无返回值void operator()(int n){while (n--){cout << "Func调用" << endl;}}};int main(){Func1 f1;f1();  //使得对象像函数一样使用f1.operator()(); //显示调用cout << endl;Func2 f2;f2(3);  //使得对象像函数一样使用return 0;}

在这里插入图片描述

三,优先级队列的底层剖析

namespace ling{template<class T>class myless{public:    bool operator()(const T& x, const T& y)    {        return x < y;    }};template<class T>class mygreater{public:    bool operator()(const T& x, const T& y)    {        return x > y;    }};template <class T, class Container = vector<T>, class Compare = myless<T>>class priority_queue{public:    priority_queue() = default;//迭代器区间构造    template <class InputIterator>    priority_queue(InputIterator first, InputIterator last)    {        while (first != last)        {            con.push_back(*first);            ++first;        }        //建堆        for (int i = (con.size() - 1 - 1) / 2; i >= 0; i--)        {            Adjust_down(i);        }    }    bool empty() const    {        return con.empty();    }    size_t size() const    {        return con.size();    }// 堆顶元素不允许修改,因为:堆顶元素修改可以会破坏堆的特性    const T& top()const    {        return con[0];    }    //向上调整    void Adjust_up(int child)    {        int parent = (child - 1) / 2;        while (child > 0)        {            //if (con[parent] < con[child])            if(comp(con[parent], con[child]))            {                swap(con[parent], con[child]);                child = parent;                parent = (child - 1) / 2;            }            else            {                break;            }        }    }    void push(const T& x)    {        con.push_back(x);        Adjust_up(con.size() - 1);    }    //向下调整    void Adjust_down(int parent)    {        int child = parent * 2 + 1;        while (child < con.size())        {            if (child + 1 < con.size() && comp(con[child], con[child + 1]))            {                child += 1;            }            //if (con[parent] < con[child])            if(comp(con[parent], con[child]))            {                swap(con[parent], con[child]);                parent = child;                child = parent * 2 + 1;            }            else            {                break;            }        }    }    void pop()    {        swap(con[0], con[con.size() - 1]);        con.pop_back();        Adjust_down(0);    }private:    Container con;    Compare comp;};}

测试代码

void TestQueuePriority(){ling::priority_queue<int> q1;q1.push(5);q1.push(1);q1.push(4);q1.push(2);q1.push(3);q1.push(6);cout << q1.top() << endl;q1.pop();q1.pop();cout << q1.top() << endl;vector<int> v{ 5,1,4,2,3,6 };ling::priority_queue<int, vector<int>, ling::greater<int>> q2(v.begin(), v.end());cout << q2.top() << endl;q2.pop();q2.pop();cout << q2.top() << endl;}

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