优先级队列基本使用及用C++模拟实现

Posted 2022-11-28 燕麦冲冲冲

优先级队列

优先级队列 priority_queue

是一个容器适配器。
不符合先进先出。push时随意，pop和top取优先级最高的。
优先级由大小决定，默认大的优先级高，也可以通过仿函数来控制。

基本接口使用

通过示例：向priority_queue pq内push多个无规律的数字，取其top打印，再pop，直至其中没有数据。
会发现结构是一个大堆，默认的top为最大值。
每次出队都会将堆的结构调整，将右下方的最小值与最顶上的交换，再进行向下调整算法。

如果是想要改变优先级
priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> pq
注意第三个模版参数是传递的类型，与改变sort的顺序不同，后者是传入的对象。

class Solution 
public:
    int findKthLargest(vector<int>& nums, int k) 
        priority_queue<int> pq(nums.begin(), nums.end());
        while(--k)
        
            pq.pop();
        
        return pq.top();
    
;

While(k- -)执行k次，while(- - k)执行k - 1次。

优化：利用优先级队列建立含有k个数据的小堆，再将剩下数据与小堆堆顶比较，比小堆top大，就pop小堆，再将其存放进去。

int findKthLargest(vector<int>& nums, int k) 
        priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> kMinHeap;
        for(size_t i = 0; i < k; i++)
        
            kMinHeap.push(nums[i]);
         
        for(size_t i = k; i < nums.size(); i++)
        
            if(kMinHeap.top() < nums[i])
            
                kMinHeap.pop();
                kMinHeap.push(nums[i]);
            
        
        return kMinHeap.top();
    

模拟实现

仿函数——利用自定义类型中的()运算符重载，模拟出函数。
当然不只是用来比大小。比如自定义日期类，向优先级队列中插入不同日期类对象的地址，然后要选出最大的地址。如果直接取出堆顶，只能得到最大的对象地址，但如果利用仿函数重载()，实现两个日期类对象的地址比较时，返回大的日期。

#include <vector>
namespace yfy 
template<class T>
class Less

public:
    bool operator()(const T& a, const T& b)
    
        return a < b;
    
;

template<class T>
class Greater

public:
    bool operator()(const T& a, const T& b)
    
        return a > b;
    
;

template<class T, class Container = vector<T>, class Compare = Less<T>>
class priority_queue

public:
    priority_queue()
    
    
    template <class InputIterator>
    priority_queue(InputIterator first, InputIterator last)
    
        //插入数据
        while(first != last)
        
            _con.push_back(*first);
            first++;
        
        //建堆
        for(size_t i = (_con.size() - 1 - 1) / 2; i >= 0; i--)
        
            AdjustDown(i);
        
    
    
    Compare com;
    void AdjustUp(size_t child)
    
        size_t parent = (child - 1) / 2;
        while(child > 0)
        
            if(com(_con[parent], _con[child]))
            
                swap(_con[parent], _con[child]);
                child = parent;
                parent = (child - 1) / 2;
            
            else
            
                break;
            
        
    
    
    void AdjustDown(size_t parent)
    
        size_t l_child = parent * 2 + 1;
        while(l_child < _con.size())
        
            if(l_child + 1 < _con.size() && com(_con[l_child], _con[l_child + 1]))
            
                l_child++;
            
            if(com(_con[parent], _con[l_child]))
            
                swap(_con[parent], _con[l_child]);
                parent = l_child;
                l_child = parent * 2 + 1;
            
            else
            
                break;
            
        
    
    
    void push(const T& val)
    
        _con.push_back(val);
        AdjustUp(_con.size() - 1);
    
    
    void pop()
    
        swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);
        _con.pop_back();
        AdjustDown(0);
    
    
    const T& top()
    
        return _con.front();
    
    
    bool empty()
    
        return _con.empty();
    
    
private:
    Container _con;
;

void test1()

    priority_queue<int, vector<int>, Greater<int>> pq;
    pq.push(1);
    pq.push(0);
    pq.push(3);
    pq.push(100);
    
    while(!pq.empty())
    
        cout << pq.top() << endl;
        pq.pop();