STL priority_queue 的基本用法

priority_queue 基本介紹

priority_queue 是 STL queue 中一部分。普通的隊列是一種先進先出的數據結構，元素在隊列尾追加，而從隊列頭刪除。在優先隊列中，元素被賦予優先級。當訪問元素時，具有最高優先級的元素最先刪除。優先隊列具有最高級先出 （first in, largest out）的行爲特徵。

priority_queue 和 queue 不同的就在於我們可以自定義其中數據的優先級, 讓優先級高的排在隊列前面,優先出隊。

優先隊列具有隊列的所有特性，包括隊列的基本操作，只是在這基礎上添加了內部的一個排序，它本質是一個堆實現的。

頭文件

和 queue 一樣，需要包含 #include <queue>。

同時，priority_queue 也是屬於標準命名空間，即 using namespace std。

定義方法

priority_queue<Type, Container, Functional> 變量名;

1、Type 就是數據類型。

2、Container 就是容器類型（Container 必須是用數組實現的容器，比如 vector,deque 等等，但不能用 list。STL裏面默認用的是vector）。

3、Functional 就是比較的方式。

//升序隊列，小頂堆
priority_queue <int, vector<int>, greater<int> > q;
//降序隊列，大頂堆
priority_queue <int, vector<int>, less<int> > q;

//greater和less是std實現的兩個仿函數（就是使一個類的使用看上去像一個函數。其實現就是類中實現一個operator()，這個類就有了類似函數的行爲，就是一個仿函數類了）

基本操作

priority_queue 的基本操作類似 STL stack。

加入數據

使用 push() 函數。

#include <iostream>       // std::cout
#include <queue>          // std::priority_queue
int main () {
    std::priority_queue<int> mypq;

    mypq.push(30);          //隊列數據: 30
    mypq.push(100);         //隊列數據: 100 30
    mypq.push(25);          //隊列數據: 100 30 25
    mypq.push(40);          //隊列數據: 100 40 30 25

    return 0;
}

獲取頂部數據

使用 top() 函數。

#include <iostream>       // std::cout
#include <queue>          // std::priority_queue
int main () {
    std::priority_queue<int> mypq;

    mypq.push(30);                          //隊列數據: 30
    std::cout << mypq.top() << std::endl;   //30
    mypq.push(100);                         //隊列數據: 100 30
    std::cout << mypq.top() << std::endl;   //100
    mypq.push(25);                          //隊列數據: 100 30 25
    std::cout << mypq.top() << std::endl;   //100
    mypq.push(40);                          //隊列數據: 100 40 30 25
    std::cout << mypq.top() << std::endl;   //100

    return 0;
}

刪除數據

使用 pop() 函數，只能刪除頂部元素。

#include <iostream>       // std::cout
#include <queue>          // std::priority_queue
int main () {
    std::priority_queue<int> mypq;

    mypq.push(30);                          //隊列數據: 30
    std::cout << mypq.top() << std::endl;   //30
    mypq.push(100);                         //隊列數據: 100 30
    std::cout << mypq.top() << std::endl;   //100
    mypq.pop();                             //隊列數據: 30
    mypq.push(25);                          //隊列數據: 30 25
    std::cout << mypq.top() << std::endl;   //30
    mypq.push(40);                          //隊列數據: 40 30 25
    std::cout << mypq.top() << std::endl;   //40

    return 0;
}

隊列中數據大小

使用 size() 函數。

#include <iostream>       // std::cout
#include <queue>          // std::priority_queue
int main () {
    std::priority_queue<int> mypq;

    mypq.push(30);          //隊列數據: 30
    std::cout << mypq.size() << std::endl;   //1
    mypq.push(100);         //隊列數據: 100 30
    std::cout << mypq.size() << std::endl;   //2
    mypq.push(25);          //隊列數據: 100 30 25
    std::cout << mypq.size() << std::endl;   //3
    mypq.push(40);          //隊列數據: 100 40 30 25
    std::cout << mypq.size() << std::endl;   //4

    return 0;
}

隊列是否爲空

使用 empty() 函數判斷。

#include <iostream>       // std::cout
#include <queue>          // std::priority_queue
int main () {
    std::priority_queue<int> mypq;

    mypq.push(30);          //隊列數據: 30
    mypq.push(100);         //隊列數據: 100 30
    mypq.push(25);          //隊列數據: 100 30 25
    mypq.push(40);          //隊列數據: 100 40 30 25

    int sum=0;
    while (!mypq.empty()) {
        sum += mypq.top();
        mypq.pop();
    }//sum最終結果爲100+40+30+25

    return 0;
}

例子

C++ 內置數據類型

#include <iostream>
#include <queue>
#include <string>
using namespace std;
int main() {
    //對於基礎類型 默認是大頂堆
    priority_queue<int> big;
    //等同於 priority_queue<int, vector<int>, less<int> > big;
    //這裏一定要有空格，不然成了右移運算符↓↓
    priority_queue<int, vector<int>, greater<int> > small;  //這樣就是小頂堆
    priority_queue<string> b;

    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        big.push(i);
        small.push(i);
    }

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

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

    b.push("abc");
    b.push("abcd");
    b.push("cbd");
    while (!b.empty()) {
        cout << b.top() << ' ';
        b.pop();
    }
    cout << endl;

    return 0;
}

運行結果如下圖。

pair 做爲數據

比較規則爲： 先比較 pair 第一個元素，第一個相等比較第二個。

#include <iostream>
#include <queue>
#include <utility>
using namespace std;
int main() {
    priority_queue<pair<int, int> > a;
    pair<int, int> b(1, 2);
    pair<int, int> c(1, 3);
    pair<int, int> d(2, 5);
    a.push(d);
    a.push(c);
    a.push(b);
    while (!a.empty()) {
        cout << a.top().first << ' ' << a.top().second << '\n';
        a.pop();
    }
    return 0;
}

運行結果如下圖所示。

自定義數據類型

#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;

//方法1
typedef struct _st1  {
    int x;
    _st1(int a) {x = a;}
    bool operator<(const _st1& a) const {
        //運算符重載<
        return x < a.x; //大頂堆
    }
} ST1;

//方法2
typedef struct _st2 {
    //重寫仿函數
    bool operator() (_st1 a, _st1 b) {
        return a.x < b.x; //大頂堆
    }
} ST2;

int main()
{
    ST1 a(6);
    ST1 b(2);
    ST1 c(13);

    priority_queue<ST1> d;
    d.push(b);
    d.push(c);
    d.push(a);
    while (!d.empty()) {
        cout << d.top().x << endl;
        d.pop();
    }
    cout << endl;

    priority_queue<ST1, vector<ST1>, ST2> f;
    f.push(b);
    f.push(c);
    f.push(a);
    while (!f.empty()) {
        cout << f.top().x << endl;
        f.pop();
    }
    
    return 0;
}

運行結果如下圖所示。