C++常用语法——priority_queue部分(完善中)
1、priority_queue是什么
priority_queue属于容器适配器,它也就是我们常常提到的优先级队列
另外在一些算法相关的书籍中提到的大顶堆、小顶堆等数据结构也是指priority_queue
priority_queue定义了一个元素有序排列的队列,默认队列头部的元素优先级最高
因为它是一个队列,所以只能访问第一个元素,这也意味着优先级最高的元素总是第一个被处理
但是如何定义“优先级”完全取决于我们自己(如果一个优先级队列记录的是医院里等待接受急救的病人,那么病人病情的严重性就是优先级)
2、priority_queue的代码原型
template <typename T, typename Container=std::vector<T>, typename Compare=std::less<T>> class priority_queue
可以看到,priority_queue模板有3个参数:
-
第一个参数是存储对象的类型
-
第二个参数是存储元素的底层容器(可缺省,默认使用vector)
-
第三个参数是函数对象,它定义了一个用来决定元素顺序的断言(可缺省,默认大顶堆)
模板参数的中的函数对象可以不写()
其中第二个参数存储元素的底层容器
可以是满足priority_queue所需要操作的任何底层容器,一般来说,可选vector和deque
其中第三个参数决定元素优先级的函数对象
可以是标准库中定义好的一些比较仿函数,也可以是自定义的其他仿函数。其中默认是标准库中提供的less<T>
函数——对应获得一个大顶堆,如果想获得一个小顶堆,可以改用greater<T>
函数
3、priority_queue的初始化
创建空的priority_queue
//默认是一个使用vec作为底层容器的大顶堆
std::priority_queue<std::string> words;
使用初值列表初始化
初始化列表中的序列可以来自于任何容器,并且不需要有序,优先级队列会对它们进行排序
大顶堆
std::string wrds[] { "one", "two", "three", "four"};
std::priority_queue<std::string> words { std::begin(wrds),std:: end(wrds)};
// "two" "three" "one" "four"(字母顺序的大顶堆)
小顶堆
std:: string wrds[] {"one", "two", "three", "four"};
std::priority_queue<std::string, std::vector<std::string>,std: :greater<std::string>> words1 {std::begin (wrds) , std:: end (wrds) };
//"four" "one" "three" "two"(字母顺序的小顶堆)
拷贝构造
std::priority_queue<std::string> copy_words {words}; // copy of words
使用vector/deque容器初始化(调用构造函数)
priority_queue构造函数的第一个参数是一个用来对元素排序的函数对象,第二个参数是一个提供初始元素的容器
注意这里说的是priority_queue的构造函数的参数,而不是模板参数(前面第2部分priority_queue的代码原型
中讲的是priority_queue的模板参数)
大顶堆
//在队列中用函数对象对vector元素的副本排序
//values中元素的顺序没有变,但是优先级队列中的元素顺序变为:56 54 24 22 21 12 3
std::vector<int> values{21, 22, 12, 3, 24, 54, 56};
std::priority_queue<int> numbers {std::less<int>(),values};
小顶堆
//这里要注意,不仅模板参数中需要指出比较函数std::greater<int>,构造函数也需要指出参数std::greater<int>()
//而且,构造函数的函数对象参数需要加()
std::priority_queue<int, std::vector<int>,std::greater<int>> numbersl {std::greater<int>(), values};
4、priority_deque的操作
push()函数——添加元素
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push(const T& obj):将obj的副本放到容器的适当位置,这通常会包含一个排序操作
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push(T&& obj):将obj放到容器的适当位置,这通常会包含一个排序操作
emplace()函数——添加元素
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emplace(T constructor a rgs...):通过调用传入参数的构造函数,在序列的适当位置构造一个T对象
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为了维持优先顺序,通常需要一个排序操作
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作用与push()函数类似,但是效率比push高一些
top()函数——访问堆顶
empty()函数——队列为空则返回true
size()函数——返回队列中元素个数
pop()函数——弹出元素
priority_queue没有迭代器,如果想要访问全部的元素,比如说,列出或复制它们,需要使用pop()函数来访问
但是pop()函数会导致元素弹出队列,遍历之后会将队列清空
如果想在进行这样的操作后,还能保存它的元素,需要先把它复制一份
std::priority_queue<std::string> words_copy {words}; // A copy for output
while (!words_copy.empty()){
std:: cout << words_copy.top () <<" ";
words_copy.pop();
}
std::cout << std::endl;
swap()函数——交换队列元素
和参数中队列的元素进行交换,所包含对象的类型必须相同
swap(priority_queue<T>& other):
5、高级用法
自定义排序函数
以下示例出自leetcode:347题“前K个高频元素” 官方解法
bool cmp(pair<int, int>& m, pair<int, int>& n){
return m.second > n.second;
}
//其中decltype进行类型推导,推导函数对象的类型
priority_queue<pair<int, int>, vector<pair<int, int>>, decltype(&cmp)> q(cmp);