C++STL之Priority_queue(优先队列)

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1. 简介

优先队列是一种极其特殊的队列,他与标准的队列使用线性结构进行计算不同,优先队列的底层是以散列的状态(非线性)表现的,他与标准的队列有如下的区别,标准的队列遵从严格的先进先出,优先队列并不遵从标准的先进先出,而是对每一个数据赋予一个权值,根据当前队列权值的状态进行排序,永远使得权值最大(或最小)的排在队列的最前面。

2. 相关文件

由于其属于队列的一种,因此可以直接使用队列的头文件#include<queue>

3. 初始化

priority_queue<T, Container, Compare>
priority_queue<T>        //直接输入元素则使用默认容器和比较函数

与往常的初始化不同,优先队列的初始化涉及到一组而外的变量,这里解释一下初始化:

a) T就是Type为数据类型

b) Container是容器类型,(Container必须是用数组实现的容器,比如vector,deque等等,但不能用 list。STL里面默认用的是vector)

c) Compare是比较方法,类似于sort第三个参数那样的比较方式,对于自定义类型,需要我们手动进行比较运算符的重载。与sort直接Bool一个函数来进行比较的简单方法不同,Compare需要使用结构体的运算符重载完成,直接bool cmp(int a,int b){  return a>b; } 这么写是无法通过编译的。

使用的举例有:

struct cmp
{ //这个比较要用结构体表示
    bool operator()(int &a, int &b) const
    {
        return a > b;
    }
};
 
priority_queue<int,vector<int>,cmp> q;    //使用自定义比较方法
priority_queue<int> pq;

4. 常用接口

我们预先通过priority_queue <int> q创建了一个队列,命名为q,方便举例。

a)大小size()

返回链表元素的个数

函数原型:size_type size() const;

cout<<q.size()<<endl;   //直接返回栈中元素的个数

b) 入队push()

进行入队操作,在队尾处进行插入

函数原型:void push (const value_type& val);

q.push(100);

c) 出队pop()

进行出队操作,在对头出进行弹出

函数原型:void pop();

q.pop();

d) 访问队头元素top()

与标准队列不同,优先队列只允许访问队头元素,不允许访问其余的数据,由于散列的特殊性质(类似于一棵树),其不容易设计出可以直接访问队底元素的方法,因此,优先队列只允许访问队头元素,这和栈的访问类型类似所以使用栈访问栈顶的命名top

函数原型是:

reference& top();

const_reference& top() const;

 cout<<q.top()<<endl;

e) 判空empty()

返回一个bool类型的值,只存在真和假,当队列为空时为真,不为空时为假

函数原型

bool empty() const;

可以利用empty()进行队列的遍历操作,这里建议先使用初始化函数将队列进行复制,否则遍历之后队列就为空了。

  while(q.empty()){
        cout<<q.front()<<endl;
        q.pop();
    }

5.实例代码

可以通过这个代码进行参考,可以看的输出的结果是顺序的。

#include <queue>
#include <iostream>
using namespace std;
struct cmp
{ //这个比较要用结构体表示
    bool operator()(int &a, int &b) const
    {
        return a > b;
    }
};
int main()
{
    priority_queue<int, vector<int>, cmp> q;
    for (int i = 1; i <= 5; i++)
    {
        q.push(i * 10);
        cout << "push element " << i << endl;
    }
    q.push(15);
    q.push(4);
    int i = 1;
    while (!q.empty())
    {
        int temp = q.top();
        q.pop();
        cout << "No " << i++ << " element is: " << temp << endl;
    }
    return 0;
}

输出:

push element 1
push element 2
push element 3
push element 4
push element 5
No 1 element is: 4
No 2 element is: 10
No 3 element is: 15
No 4 element is: 20
No 5 element is: 30
No 6 element is: 40
No 7 element is: 50

6.相关习题

优先队列和优化图论的缔结特斯拉算法有很大的联系,优先队列属于一种比较高级的数据结构,可以试着利用优先队列做一些排序题目,等到有基础之后再进行高级算法的训练。

1169题

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第一章 数据结构入门
第二章 链表
第三章 栈
第四章 队列
第五章 从C语言到C++
第六章 串,数组,矩阵,广义表
第七章 树
第八章 图
第九章 算法—查找
第十章 算法—排序
第十一章 算法&竞赛,思维培养
第十二章 后记