优先队列

Posted 2020-08-11 LuZhiyuan

转自：http://www.cnblogs.com/summerRQ/

先回顾队列的定义：队列(queue)维护了一组对象，进入队列的对象被放置在尾部，下一个被取出的元素则取自队列的首部。priority_queue特别之处在于，允许用户为队列中存储的元素设置优先级。这种队列不是直接将新元素放置在队列尾部，而是放在比它优先级低的元素前面。标准库默认使用<操作符来确定对象之间的优先级关系，所以如果要使用自定义对象，需要重载 < 操作符。

优先队列有两种，一种是最大优先队列；一种是最小优先队列；每次取自队列的第一个元素分别是优先级最大和优先级最小的元素。

1) 优先队列的定义

包含头文件："queue.h", "functional.h"

可以使用具有默认优先级的已有数据结构；也可以再定义优先队列的时候传入自定义的优先级比较对象；或者使用自定义对象(数据结构)，但是必须重载好< 操作符。

2) 优先队列的常用操作
优先级队列支持的操作

q.empty()         如果队列为空，则返回true，否则返回false

q.size()            返回队列中元素的个数

q.pop()             删除队首元素，但不返回其值

q.top()             返回具有最高优先级的元素值，但不删除该元素

q.push(item)     在基于优先级的适当位置插入新元素

其中q.top()为查找操作，在最小优先队列中搜索优先权最小的元素，在最大优先队列中搜索优先权最大的元素。q.pop()为删除该元素。优先队列插入和删除元素的复杂度都是O(lgn)，所以很快

另外，在优先队列中，元素可以具有相同的优先权。

下面这个C例子，包含了几乎所有常见的优先队列用法。
复制代码

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

//定义比较结构
struct cmp1{
    bool operator ()(int &a,int &b){
        return a>b;//最小值优先
    }
};

struct cmp2{
    bool operator ()(int &a,int &b){
        return a<b;//最大值优先
    }
};

//自定义数据结构
struct number1{
    int x;
    bool operator < (const number1 &a) const {
        return x>a.x;//最小值优先
    }
};
struct number2{
    int x;
    bool operator < (const number2 &a) const {
        return x<a.x;//最大值优先
    }
};
int a[]={14,10,56,7,83,22,36,91,3,47,72,0};
number1 num1[]={14,10,56,7,83,22,36,91,3,47,72,0};
number2 num2[]={14,10,56,7,83,22,36,91,3,47,72,0};

int main()
{    
    priority_queue<int>que;//采用默认优先级构造队列

    priority_queue<int,vector<int>,cmp1>que1;//最小值优先
    priority_queue<int,vector<int>,cmp2>que2;//最大值优先

    priority_queue<int,vector<int>,greater<int> >que3;//注意“>>”会被认为错误，
    priority_queue<int,vector<int>,less<int> >que4;////最大值优先

    priority_queue<number1>que5; //最小优先级队列
    priority_queue<number2>que6;  //最大优先级队列

    int i;
    for(i=0;a[i];i++){
        que.push(a[i]);
        que1.push(a[i]);
        que2.push(a[i]);
        que3.push(a[i]);
        que4.push(a[i]);
    }
    for(i=0;num1[i].x;i++)
        que5.push(num1[i]);
    for(i=0;num2[i].x;i++)
        que6.push(num2[i]);


    printf("采用默认优先关系:/n(priority_queue<int>que;)/n");
    printf("Queue 0:/n");
    while(!que.empty()){
        printf("%3d",que.top());
        que.pop();
    }
    puts("");
    puts("");

    printf("采用结构体自定义优先级方式一:/n(priority_queue<int,vector<int>,cmp>que;)/n");
    printf("Queue 1:/n");
    while(!que1.empty()){
        printf("%3d",que1.top());
        que1.pop();
    }
    puts("");
    printf("Queue 2:/n");
    while(!que2.empty()){
        printf("%3d",que2.top());
        que2.pop();
    }
    puts("");
    puts("");
    printf("采用头文件/"functional/"内定义优先级:/n(priority_queue<int,vector<int>,greater<int>/less<int> >que;)/n");
    printf("Queue 3:/n");
    while(!que3.empty()){
        printf("%3d",que3.top());
        que3.pop();
    }
    puts("");
    printf("Queue 4:/n");
    while(!que4.empty()){
        printf("%3d",que4.top());
        que4.pop();
    }
    puts("");
    puts("");
    printf("采用结构体自定义优先级方式二:/n(priority_queue<number>que)/n");
    printf("Queue 5:/n");
    while(!que5.empty()){
        printf("%3d",que5.top());
        que5.pop();
    }
    puts("");
    printf("Queue 6:/n");
    while(!que6.empty()){
        printf("%3d",que6.top());
        que6.pop();
    }
    puts("");
    return 0;
}
/*
运行结果 ：
采用默认优先关系:
(priority_queue<int>que;)
Queue 0:
91 83 72 56 47 36 22 14 10  7  3

采用结构体自定义优先级方式一:
(priority_queue<int,vector<int>,cmp>que;)
Queue 1:
3  7 10 14 22 36 47 56 72 83 91
Queue 2:
91 83 72 56 47 36 22 14 10  7  3

采用头文件"functional"内定义优先级:
(priority_queue<int,vector<int>,greater<int>/less<int> >que;)
Queue 3:
3  7 10 14 22 36 47 56 72 83 91
Queue 4:
91 83 72 56 47 36 22 14 10  7  3

采用结构体自定义优先级方式二:
(priority_queue<number>que)
Queue 5:
3  7 10 14 22 36 47 56 72 83 91
Queue 6:
91 83 72 56 47 36 22 14 10  7  3
*/