STL-优先队列(priority_queue)

在刷Leetcode过程中，有道题的解法中使用了优先队列，使用的方式看不懂，遂记录学习优先队列的基础知识

1. 定义

   优先队列不同于队列的先进先出，其中的遵循先进‘最值’出。入队，出队操作过程中的使用堆排序。总是保证最值在队列第一位。

   使用时 引入#include<queue>

   定义priority_queue< Type, Container, Functional>

   其中：

   1. Type为队列的元素数据类型
   2. Container 指定实现priority_queue的容器类型，priority_queue需要基于可以随机存取的容器实现（如vector,deque，list不可以）
   3. Functional 时自定义比较，优先队列按照哪种规则进行排序。

   如果使用默认按照数值大小排序大顶堆。Container， Functional可以省略。

   完整示例：

   #include<queue>
   using namespace std;
   int main(){
     auto cmp=[](int a, int b){return a<b;};
     priority_queue<int, vector<int>, decltype(cmp)>q(cmp); //该priority_queue基于容器vector创建， 数据类型为int;
     //使用decltype加lambda匿名函数自定义cmp函数
     //又或者使用运算符重载 operator
     struct CmpOp{
       bool operator()(int a, int b){//使用operator重载了()运算符，构建了函数对象
         return a>b;
       }
     }
     priority_queue<int, vector<int>, CmpOp> q;
   }
   
   

2. 基本使用

   其操作函数与队列相似

   q.push(1);//入队
   q.pop();//出队，符合条件的最值出队
   q.top();//返回队头元素，符合条件的最值
   q.empty();//是否为空
   q.size();//返回队列中元素个数
   

3. 自定义比较函数

   在上面第1节的例子中，给出了两种自定义比较函数的方式，一个是使用函数对象，一个是使用匿名函数

   1. 函数对象

      当做函数使用的对象, 即一个重载了括号操作符()的类。当用该类的对象调用此操作符时，其表现形式如同普通函数调用一般，因此取名叫函数类,

      class FucPrint{
          public:
              void operator()(){
                  cout<<"test FucPrint."<<endl;
                  
              }
      };
      FucPrint print_t;
      print_t();
      //会打印一下信息.
      //test FucPrint.
      

      主要在于函数对象有以下的优势：

      • 函数对象可以有自己的状态。我们可以在类中定义状态变量，这样一个函数对象在多次的调用中可以共享这个状态。但是函数调用没这种优势，除非它使用全局变量来保存状态。
      • 函数对象有自己特有的类型，而普通函数无类型可言。这种特性对于使用C++标准库来说是至关重要的。这样我们在使用STL中的函数时，可以传递相应的类型作为参数来实例化相应的模板，从而实现我们自己定义的规则。

      STL中的priority_queue的比较函数使用就是函数对象，在上面例子中，使用的是结构体（c++中结构体可以视为一种对象，只不过他的成员都是公开的）,改成类对象的形式为：

      class CmpOp{
        public:
        	bool operator()(int a, int b){
            return a>b;
          }
      }
      

   2. 匿名函数

      匿名函数是C++11中引入的，利用Lambda表达式，可以方便的定义和创建匿名函数，其表达式的声明为

      [capture list](param list) mutable exception->return type{fuction body}
      

      1. capture list 捕获的外部变量列表
      2. param list 形参列表
      3. mutable(指示符): 是否可以修改捕获的变量。默认情况下，Lambda函数总是一个const函数，mutable可以取消其常量性。在使用该修饰符时，参数列表不可省略（参数为空）
      4. exception: 异常设定
      5. return type: 返回类型，可以不需要声明返回值（连同→ \rightarrow→一起省略），此时返回类型相当于使用decltyp根据返回值推断得到。
      6. function body: 函数体

      Lambda表达式通过在最前面的方括号[]来明确指明其内部可以访问的外部变量，这一过程也称过Lambda表达式“捕获”了外部变量。类似参数传递方式（值传递、引入传递、指针传递），在Lambda表达式中，外部变量的捕获方式也有值捕获、引用捕获、隐式捕获。

      捕获外部变量形式

      []	不捕获任何外部变量
      [变量名, ...]	以值的方式捕获指定外部变量
      [this]	以值的形式捕获this指针
      [=]	以值的方式捕获函数体中所有外部变量
      [&]	以引用的方式捕获函数体中所有外部变量
      [&, a]	以值的形式捕获外部变量a，以引用的形式捕获其他外部变量
      [=, &a]	以引用的形式捕获外部变量a，以值的形式捕获其他外部变量

      lambda表达式会自动转变成一个类——它每一个成员变量都对应着一个捕获的变量。这个类根据lambda表达式的参数列表重载了operator()

      如上面的这个

      [](int a, int b){return a<b;}
      //编译器内部生成的类，类似
      class someLambda{
      	public:
      		bool operator()(int a, int b){
            return a<b;
          }
      }
      

      对于捕获外部变量的情况

      [&](char a, char b){return character[a]<character[b];}
      //
      class someLambda{
      	someLambda(char* &character)_cha(character){}
      	public:
      		bool operator(){char a, char b}{
      			return _cha[a]<_cha[b];
      		}
      	private:
      		char *_cha;
      }