STL【priority_queue】

priority_queue
在<queue>頭文件中，還定義了另一個非常有用的模板類priority_queue(優先隊列）。優先隊列與隊列的差別在於優先隊列不是按照入隊的順序出隊，而是按照隊列中元素的優先權順序出隊（默認爲大者優先，也可以通過指定算子來指定自己的優先順序）。

priority_queue模板類有三個模板參數，第一個是元素類型，第二個容器類型，第三個是比較算子。其中後兩個都可以省略，默認容器爲vector，默認算子爲less，即小的往前排，大的往後排（出隊時序列尾的元素出隊）。

定義priority_queue對象的示例代碼如下：

priority_queue<int> q1;
priority_queue< pair<int, int> > q2; // 注意在兩個尖括號之間一定要留空格。
priority_queue<int, vector<int>, greater<int> > q3; // 定義小的先出隊

priority_queue的基本操作與queue相同。

初學者在使用priority_queue時，最困難的可能就是如何定義比較算子了。

如果是基本數據類型，或已定義了比較運算符的類，可以直接用STL的less算子和greater算子——默認爲使用less算子（大根堆），即小的往前排（二叉樹是作爲兒子往下排），大的先出隊（位於頂端）。注意：除了頂端最大（或最小）以外，其它的不一定有序！

如果要定義自己的比較算子，方法有多種，這裏介紹其中的一種：重載比較運算符。優先隊列試圖將兩個元素x和y代入比較運算符(對less算子，調用 x<y，對greater算子，調用x>y)，若結果爲真，則x排在y前面，y將先於x出隊，反之，則將y排在x前面，x將先出隊。

priority_queue 調用 STL裏面的 make_heap(), pop_heap(), push_heap() 算法
實現，也算是堆的另外一種形式。

先寫一個用 STL 裏面堆算法實現的與真正的STL裏面的 priority_queue  用法相
似的 priority_queue， 以加深對 priority_queue 的理解

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;
class priority_queue
{
    private:
        vector<int> data;

    public:
        void push( int t ){
            data.push_back(t);
            push_heap( data.begin(), data.end());
        }

        void pop(){
            pop_heap( data.begin(), data.end() );
            data.pop_back();
        }

        int top()    { return data.front(); }
        int size()   { return data.size();  }
        bool empty() { return data.empty(); }
};

int main()
{
    priority_queue  test;
    test.push( 3 );
    test.push( 5 );
    test.push( 2 );
    test.push( 4 );

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

    return 0;
}

 

STL裏面的 priority_queue 寫法與此相似，只是增加了模板及相關的迭代器什麼的。

priority_queue 對於基本類型的使用方法相對簡單。
他的模板聲明帶有三個參數，priority_queue<Type, Container, Functional>
Type 爲數據類型， Container 爲保存數據的容器，Functional 爲元素比較方式。
Container 必須是用數組實現的容器，比如 vector, deque 但不能用 list.
STL裏面默認用的是 vector. 比較方式默認用 operator< , 所以如果你把後面倆個
參數缺省的話，優先隊列就是大頂堆，隊頭元素最大。
看例子

#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;
int main(){
    priority_queue<int> q;

    for( int i= 0; i< 10; ++i ) q.push( rand() );
    while( !q.empty() ){
        cout << q.top() << endl;
        q.pop();
    }

    getchar();
    return 0;
}

 

如果要用到小頂堆，則一般要把模板的三個參數都帶進去。
STL裏面定義了一個仿函數 greater<>，對於基本類型可以用這個仿函數聲明小頂堆
例子:

#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;
int main(){
    priority_queue<int, vector<int>, greater<int> > q;

    for( int i= 0; i< 10; ++i ) q.push( rand() );
    while( !q.empty() ){
        cout << q.top() << endl;
        q.pop();
    }

    getchar();
    return 0;
}

 

對於自定義類型，則必須自己重載 operator< 或者自己寫仿函數
先看看例子:

#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;
struct Node{
    int x, y;
    Node( int a= 0, int b= 0 ):
        x(a), y(b) {}
};
bool operator<( Node a, Node b ){
    if( a.x== b.x ) return a.y> b.y;
    return a.x> b.x;
}
int main(){
    priority_queue<Node> q;

    for( int i= 0; i< 10; ++i )
    q.push( Node( rand(), rand() ) );

    while( !q.empty() ){
        cout << q.top().x << ' ' << q.top().y << endl;
        q.pop();
    }

    getchar();
    return 0;
}

 

自定義類型重載 operator< 後，聲明對象時就可以只帶一個模板參數。
但此時不能像基本類型這樣聲明
priority_queue<Node, vector<Node>, greater<Node> >;
原因是 greater<Node> 沒有定義，如果想用這種方法定義
則可以按如下方式

例子:

#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;
struct Node{
    int x, y;
    Node( int a= 0, int b= 0 ):
        x(a), y(b) {}
};
struct cmp{
    bool operator() ( Node a, Node b ){
        if( a.x== b.x ) return a.y> b.y;

        return a.x> b.x; }
};
int main(){
    priority_queue<Node, vector<Node>, cmp> q;

    for( int i= 0; i< 10; ++i )
    q.push( Node( rand(), rand() ) );

    while( !q.empty() ){
        cout << q.top().x << ' ' << q.top().y << endl;
        q.pop();
    }

    getchar();
    return 0;
}