具有自定义比较器的最小优先级队列

Posted 2023-02-22

【中文标题】具有自定义比较器的最小优先级队列

【英文标题】：Min Priority Queue with custom comparator

【发布时间】：2018-10-23 13:28:10

【问题描述】：

我正在研究使用优先级队列的排序功能。该函数是模板化的，并接受自定义比较器：

template <class T, class Comparator>
void sort (std::vector<T>& myArray, Comparator comp) 

函数创建一个优先级队列：

std::priority_queue<T, std::vector<T>, Comparator > pQueue;

目前，top() 和 pop() 返回并弹出最大值。

但是，我正在寻找一个最小优先级队列，它在使用 top() 和 pop() 函数时返回并弹出最小值。我该怎么做呢？

【问题讨论】：

将比较器的返回值改为负数？ （使用!）

很遗憾无法更改比较器

为什么？你想要一个低优先级队列而不是高优先级队列，然后使用相反的比较器，就是这样。

我运行它的测试用例具有无法更改的比较器

你想通过使pop() 和top() 不是给定比较器的行为方式来实现什么？

【参考方案1】：

std::priority_queue 是一个最大堆（默认），只有最大的元素可用。如果你希望它是一个最小堆，那么你需要反转排序条件。因此，如果comp(a, b) 将返回true 如果a < b 则我们需要交换a 和b 以将std::priority_queue 转换为最小堆。看起来像

template <class T, class Comparator>
void sort (std::vector<T>& myArray, Comparator comp)

    auto comp_reverse = [](const auto& lhs, const auto& rhs) return comp(rhs, lhs); ;
    std::priority_queue<T, std::vector<T>, decltype(comp_reverse)> pQueue;
    //...

【参考方案2】：

只需交换给您的Comparator 对象的参数：

auto cmp = [](auto a, auto b)  return Comparator()(b, a); ;
std::priority_queue<int, std::vector<int>, decltype(cmp)> pq(cmp);

---

请注意，您的Comparator（即Compare in std::priority_queue）必须提供严格的弱排序。

Compare 类型提供严格的弱排序。

然而，lambda 表达式

auto cmp = [](auto a, auto b)  return !Comparator()(a, b); ;

可能不提供严格的弱排序。例如，如果Comparator()(a, b) 被定义为a < b，那么!Comparator()(a, b) 将等价于!(a < b)，而!(a < b) 又等价于a >= b，并且绝对不同于a > b。

与> 运算符不同，>= 运算符是一个二元关系¹，它不提供严格的弱排序，因为strictness² 不成立，因为 a >= a 是真的，即它实际上是 reflexive³。

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^{(1) 二元关系 只是一个二元谓词，即一个带有两个参数的布尔函数，例如关系运算符或@987654338 @std::less<int>的成员函数。}

^{(2) 一个二元关系被称为 strict，如果它对于一个元素和它自己从不持有，例如，<，因为a < a 永远不会成立。}

^{(3) 一个二元关系被称为自反，如果它对于一个元素和它自己总是成立，例如<=，因为a <= a 始终成立。}

【参考方案3】：

将比较器包装在交换参数顺序的东西中。

a < b 完全等于b > a。

template <typename Comparator>
struct invert

     template <typename Right, typename Left>
     bool operator()(Right&& rhs, Left&& lhs)
      return comp(std::forward<Left>(lhs), std::forward<Right>(rhs)); 
     Comparator comp;
;

template <class T, class Comparator>
void sort (std::vector<T>& myArray, Comparator comp) 

    std::priority_queue<T, std::vector<T>, invert<Comparator> > pQueue(comp);
    // ...