C++ STL 優先佇列 (priority_queue)

Jude_Zhang發表於2021-01-21
C++佇列

std::priority_queue

<queue>

優先佇列

  優先佇列是一種容器介面卡，根據某些嚴格的弱排序標準，使其第一個元素始終包含的最大元素。

  這種特性類似於堆，它可以在其中隨時插入元素，並且只能檢索最大堆元素（即優先順序佇列頂部的元素）。

  優先佇列內部的實現需要依賴基礎容器，該容器應可通過隨機訪問[i]和迭代器Iterator訪問，並需要支援以下操作

  • empty( )

  • size( )

  • front( )

  • push_back( )

  • pop_back( )

     顯而易見的是有deque和vector這兩個基礎容器支援以上操作

     所以在預設情況下，如果未為priority_queue指定基礎容器類，則將使用vector。

成員函式

(constructor) Construct priority queue (public member function )
empty 優先佇列是否為空
size 返回優先佇列的當前元素個數
top 訪問頂部元素（返回頂部元素的常量引用）
push 插入一個元素
pop 刪除頂部元素
emplace 構造並插入一個元素
void swap (priority_queue& x) 交換兩個佇列的內容

注：
1、emplace 與 push 相比更加優化了對記憶體空間的使用，具體可以另行查詢
2、swap 是交換兩個同一型別的優先佇列內的所有元素，如 a.swap ( x ) 即交換佇列 a 和 x 的所有元素

構造優先佇列

        <queue>
/* 1 */ priority_queue<int> pq1;                         //預設大根堆且預設基礎容器為vector
/* 2 */ priority_queue<vector<int>, less<int> > pq2;     //與 1 的性質一模一樣
/* 3 */ priority_queue<deque<int>, greater<int> > pq3;   //小根堆且基礎容器為deque

注意：大根堆為less，小根堆為greater。

函式成員用例

1、push、top、empty、pop、大根堆

（1）int
#include <iostream>
#include <queue>

using namespace std;

int main ( void )
{
    priority_queue<int> pq; //大根堆，預設降序（大的在前，小的在後）

    pq.push ( 60 );
    pq.push ( 20 );
    pq.push ( 40 );
    pq.push ( 1 );
    pq.push ( 25 );
    
    while ( !pq.empty() ) // pq不為空則迴圈
    {
        cout << pq.top() << " "; //新增新元素
        pq.pop();    //彈出頭元素
    }

    return 0;
}



（2）string
#include <iostream>
#include <queue>

using namespace std;

int main ( void )
{
    priority_queue<string> pq; //大根堆，預設降序（大的在前，小的在後）

    pq.push ( "abc" );
    pq.push ( "abd" );
    pq.push ( "acd" );
    pq.push ( "cda" );
    pq.push ( "abcd" );
    
    while ( !pq.empty() ) // pq不為空則迴圈
    {
        cout << pq.top() << endl; //新增新元素
        pq.pop();    //彈出頭元素
    }

    return 0;
}

輸出按字典序

2、swap、emplace、小根堆

#include <iostream>
#include <queue>

using namespace std;

int main ( void )
{
    priority_queue<int, vector<int>, greater<int> > pq1; //小根堆，預設降序（小的在前，大的在後）

    pq1.emplace ( 5 );
    pq1.emplace ( 4 );
    pq1.emplace ( 3 );
    pq1.emplace ( 2 );
    pq1.emplace ( 1 );    

    priority_queue<int, vector<int>, greater<int> > pq2;

    pq2.emplace ( 5 * 2 );
    pq2.emplace ( 4 * 2 );
    pq2.emplace ( 3 * 2 );
    pq2.emplace ( 2 * 2 );
    pq2.emplace ( 1 * 2 );

    cout << "pq1:" << endl;
    while ( !pq1.empty() ) // pq不為空則迴圈
    {
        cout << pq1.top() << " "; //新增新元素
        pq1.pop();    //彈出頭元素
    }
    
    cout << endl << "pq2:" << endl;
    while ( !pq2.empty() ) // pq不為空則迴圈
    {
        cout << pq2.top() << " "; //新增新元素
        pq2.pop();    //彈出頭元素
    }
    cout << endl;
    
    return 0;
}

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