C++ sort 函数以及 priority_queue 的使用

本人在日常使用 C++ 编写程序时，经常有对 sort 和 priority_queue 的使用感到模棱两可的情况，一忍再忍，忍无可忍，整理出二者常用用法，一方面供自己日后感到困惑时复习，一方面希望帮到一样感到困惑的读者朋友。如有不当之处，敬请体谅。

1. sort 函数的使用

sort 函数的定义：

#include <algorithm> //头文件
sort (first, end, compare);

sort 对 [first, end) 范围内的元素进行排序。
默认为升序排序(此时不需要传入compare)。
当需要降序排序时，需要传入比较器 compare。

1.1 普通数组

升序

代码：

#include <iostream>
#include <algorithm>

using namespace std;

int main()
{
	int array[10];
	for(int i = 0; i < 10; i++) array[i] = 9 - i;

	printf("=====排序前=====\n");
	for(int i = 0; i < 10; i++) printf("%d ", array[i]);
	puts("");
	sort(array,array + 10);
	printf("=====排序后=====\n");
	for(int i = 0; i < 10; i++) printf("%d ", array[i]);
	puts("");

	return 0;
}

输出结果：

降序

代码：

#include <iostream>
#include <algorithm>

using namespace std;

bool cmp(int a, int b)
{
	return a > b;
}

int main()
{
	int array[10];
	for(int i = 0; i < 10; i++) array[i] = i;

	printf("=====排序前=====\n");
	for(int i = 0; i < 10; i++) printf("%d ", array[i]);
	puts("");
	sort(array,array + 10, cmp);
	printf("=====排序后=====\n");
	for(int i = 0; i < 10; i++) printf("%d ", array[i]);
	puts("");

	return 0;
}

输出结果：

此时为降序排序，需传入比较器 compare。

compare: 一个返回值为 bool 类型的函数。

如代码中 cmp 所写：

假定排序完成后的降序是从左到右。
需要比较的两个数 a , b 在数组的相对位置为 a 在左， b 在右。
return true 则代表二者相对位置正确，不需要改变。
return false 则代表二者相对位置错位，需要改变。

1.2 结构体数组

升序

代码：

#include <iostream>
#include <algorithm>

using namespace std;

struct Student
{
	int age;
	int score;

	bool operator<(const Student& student) const
	{
		return age < student.age;
	}
};

int main()
{
	Student students[10];
	for(int i = 0; i < 10; i++)
	{
		students[i].age = 9 - i;
		students[i].score = 0;
	}
	printf("=====排序前=====\n");
	for(int i = 0; i < 10; i++) printf("%d ", students[i].age);
	puts("");
	sort(students,students + 10);
	printf("=====排序后=====\n");
	for(int i = 0; i < 10; i++) printf("%d ", students[i].age);

	return 0;
}

输出结果：

sort 默认为升序排序，当我们期望升序排序时，可以不传入 compare 比较器，只需要重载 < 运算符。

重载 < 运算符的函数返回值为 bool 类型。

假定排序完成后的升序是从左到右。
*this(当前Student) 和要比较的Student 的相对位置为 *this 在左， student 在右。
return true: 二者相对位置正确，不需要改变。
return fasle: 二者相对位置错误，需要改变。

降序

代码：

#include <iostream>
#include <algorithm>

using namespace std;

struct Student
{
	int age;
	int score;
};

bool cmp(const Student& a, const Student& b)
{
	return a.age > b.age;
}

int main()
{
	Student students[10];
	for(int i = 0; i < 10; i++)
	{
		students[i].age = i;
		students[i].score = 0;
	}
	printf("=====排序前=====\n");
	for(int i = 0; i < 10; i++) printf("%d ", students[i].age);
	puts("");
	sort(students,students + 10, cmp);
	printf("=====排序后=====\n");
	for(int i = 0; i < 10; i++) printf("%d ", students[i].age);
	puts("");

	return 0;
}

输出结果：

sort 默认为升序排序，当我们期望降序排序时，需要传入 compare 比较器。

如 cmp, 比较器为一个返回值为 bool 类型的函数。

假定排序完成后的降序是从左到右。
Student a 和 Student b 的相对位置为 a 在左， b 在右。
return true: 二者相对位置正确，不需要改变。
return fasle: 二者相对位置错误，需要改变。

混合排序：

仅以一种情况作为说明。

先比较成绩，成绩高的排在前面(成绩降序)，若成绩相同，则比较年龄，年龄小的排在前面(年龄升序)。

bool cmp(const Student& a, const Student& b)
{
   if(a.score == b.score)
      return a.age < b.age;
   else
      return a.score > b.score;
}

sort(students,students + 10, cmp);

sort 默认为升序排序，当我们期望混合排序时，需要传入 compare 比较器。

如 cmp, 比较器为一个返回值为 bool 类型的函数。

假定排序完成后的降序是从左到右。
Student a 和 Student b 的相对位置为 a 在左， b 在右。
return true: 二者相对位置正确，不需要改变。
return fasle: 二者相对位置错误，需要改变。

1.3 标准库容器

以 vector 为例：

// 内置类型：int, double , string ... 等重载过 < 的类型
vector<int> vec1;

//升序：
sort(vec1.begin(),vec.end());

//降序：
bool cmp(int a, int b)
{
	return a > b;
}
sort(vec1.begin(),vec1.end(),cmp);

// 自定义类型
vector<Student> vec2;

// 升序：
struct Student
{
	int age;
	int score;

	bool operator<(const Student& student) const
	{
		return age < student.age;
	}
};
sort(vec2.begin(),vec2.end());

// 降序：
bool cmp(const Student& a, const Student& b)
{
	return a.age > b.age;
}
sort(vec2.begin(),vec2.end(),cmp);

2. priority_queue 的使用

priority_queue 一般当作堆来使用。
priority_queue的定义:

换成人话就是，以堆中存放 int 类型数据为例

#include <queue> // 头文件
priority_queue<int, vector<int>, less<int>>;

第一个参数代表堆中数据类型。
第二个参数代表底层使用的容器，默认为 vector, 可选为deque。
第三个参数代表堆的类型，大顶堆(less<Type>)还是小顶堆(greater<Type>)，默认为大顶堆(less<Type>)。

2.1 内置类型

小顶堆

代码：

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

int main()
{
        priority_queue<int,vector<int>,greater<int>> pq; // 小顶堆
	printf("=====插入的顺序=====\n");
	for(int i = 10; i >= 1; i--) 
	{
		printf("%d ", i);
		pq.push(i);
	}
	puts("");

	printf("=====输出的顺序=====\n");
	while(pq.size())
	{
		printf("%d ", pq.top());
		pq.pop();
	}
	puts("");

	return 0;
}

输出结果：

大顶堆

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

int main()
{
         priority_queue<int,vector<int>> pq;
	// priority_queue<int,vector<int>,greater<int>> pq; //大顶堆
	// 默认为 greater<int>,可以不加。
	printf("=====插入的顺序=====\n");
	for(int i = 1; i <= 10; i++) 
	{
		printf("%d ", i);
		pq.push(i);
	}
	puts("");

	printf("=====输出的顺序=====\n");
	while(pq.size())
	{
		printf("%d ", pq.top());
		pq.pop();
	}
	puts("");

	return 0;
}

输出结果：

2.2 自定义类型

内置类型如 char, int , double, string...等往往重载了 > 和 < 运算符。

当使用自定义类型构建堆时，由于堆的大小元素比较，需重载对应的运算符。

小顶堆，定义时 greater<Type>, 重载 > 运算符。
大顶堆，定义时 less<Type>, 重载 < 运算符。

小顶堆

代码：

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

struct Student
{
	int age;
	int score;

	bool operator > (const Student& student) const
	{
		return age > student.age;
	}
};

int main()
{
	priority_queue<Student,vector<Student>,greater<Student>> pq;

	printf("=====插入元素的顺序=====\n");
	for(int i = 10; i >= 1; i--)
	{
		printf("%d ", i);
		Student* stu = new Student({i,0});
		pq.push(*stu);
	}
	puts("");

	printf("=====输出元素的顺序=====\n");
	while(pq.size())
	{
		Student stu = pq.top();
		printf("%d ", stu.age);
		pq.pop();
	}
	puts("");

	return 0;
}

输出结果：

大顶堆

代码：

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

struct Student
{
	int age;
	int score;

	bool operator < (const Student& student) const
	{
		return age < student.age;
	}
};

int main()
{
	priority_queue<Student,vector<Student> > pq;
	// priority_queue<Student,vector<Student>,less<Student>> pq;
	// 默认为 less<Student>， 可以不写

	printf("=====插入元素的顺序=====\n");
	for(int i = 1; i <= 10; i++)
	{
		printf("%d ", i);
		Student* stu = new Student({i,0});
		pq.push(*stu);
	}
	puts("");

	printf("=====输出元素的顺序=====\n");
	while(pq.size())
	{
		Student stu = pq.top();
		printf("%d ", stu.age);
		pq.pop();
	}
	puts("");

	return 0;
}

输出结果：

posted @ 2023-03-25 22:15 流云散手阅读(183) 评论(0) 编辑收藏举报

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