priority_queue 优先级队列

Posted 2020-09-22

priority_queue 优先级队列是一个拥有权值概念的单向队列queue，在这个队列中，所有元素是按优先级排列的（也可以认为queue是个按进入队列的先后做为优先级的优先级队列——先进入队列的元素优先权要高于后进入队列的元素）。在计算机操作系统中，优先级队列的使用是相当频繁的，进线程调度都会用到。在STL的具体实现中，priority_queue也是以别的容器作为底部结构，再根据堆的处理规则来调整元素之间的位置。下面给出priority_queue的函数列表和VS2008中priority_queue的源代码，本文中与heap有关的函数参见《STL系列之四 heap 堆》。

priority_queue函数列表

函数	描述      by MoreWindows( http://blog.csdn.net/MoreWindows )
构造析构
priority_queue <Elem> c	创建一个空的queue 。 注：priority_queue构造函数有7个版本，请查阅MSDN
数据访问与增减
c.top()	返回队列头部数据
c.push(elem)	在队列尾部增加elem数据
c.pop()	队列头部数据出队
其它操作
c.empty()	判断队列是否为空
c.size()	返回队列中数据的个数

可以看出priority_queue的函数列表与栈stack的函数列表是相同的。

 

VS2008中priority_queue 优先级队列的源代码

友情提示：初次阅读时请注意其实现思想，不要在细节上浪费过多的时间

 

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1. //VS2008中 priority_queue的定义 MoreWindows整理( http://blog.csdn.net/MoreWindows )  
2. template<class _Ty, class _Container = vector<_Ty>, class _Pr = less<typename _Container::value_type> > //默认以vector为容器的  
3. class priority_queue  
4. {   // priority queue implemented with a _Container  
5. public:  
6.     typedef _Container container_type;  
7.     typedef typename _Container::value_type value_type;  
8.     typedef typename _Container::size_type size_type;  
9.     typedef typename _Container::reference reference;  
10.     typedef typename _Container::const_reference const_reference;  
11.   
12.     priority_queue() : c(), comp()  
13.     {   // construct with empty container, default comparator  
14.     }  
15.   
16.     explicit priority_queue(const _Pr& _Pred) : c(), comp(_Pred)  
17.     {   // construct with empty container, specified comparator  
18.     }  
19.   
20.     priority_queue(const _Pr& _Pred, const _Container& _Cont) : c(_Cont), comp(_Pred)  
21.     {   // construct by copying specified container, comparator  
22.         make_heap(c.begin(), c.end(), comp); //参见《STL系列之四 heap 堆的相关函数》  
23.     }  
24.   
25.     template<class _Iter>  
26.     priority_queue(_Iter _First, _Iter _Last) : c(_First, _Last), comp()  
27.     {   // construct by copying [_First, _Last), default comparator  
28.         make_heap(c.begin(), c.end(), comp);  
29.     }  
30.   
31.     template<class _Iter>  
32.     priority_queue(_Iter _First, _Iter _Last, const _Pr& _Pred) : c(_First, _Last), comp(_Pred)  
33.     {   // construct by copying [_First, _Last), specified comparator  
34.         make_heap(c.begin(), c.end(), comp);  
35.     }  
36.   
37.     template<class _Iter>  
38.     priority_queue(_Iter _First, _Iter _Last, const _Pr& _Pred, const _Container& _Cont) : c(_Cont), comp(_Pred)  
39.     {   // construct by copying [_First, _Last), container, and comparator  
40.         c.insert(c.end(), _First, _Last);  
41.         make_heap(c.begin(), c.end(), comp);  
42.     }  
43.   
44.     bool empty() const  
45.     {   // test if queue is empty  
46.         return (c.empty());  
47.     }  
48.   
49.     size_type size() const  
50.     {   // return length of queue  
51.         return (c.size());  
52.     }  
53.   
54.     const_reference top() const  
55.     {   // return highest-priority element  
56.         return (c.front());  
57.     }  
58.   
59.     reference top()  
60.     {   // return mutable highest-priority element (retained)  
61.         return (c.front());  
62.     }  
63.   
64.     void push(const value_type& _Pred)  
65.     {   // insert value in priority order  
66.         c.push_back(_Pred);  
67.         push_heap(c.begin(), c.end(), comp);  
68.     }  
69.   
70.     void pop()  
71.     {   // erase highest-priority element  
72.         pop_heap(c.begin(), c.end(), comp);  
73.         c.pop_back();  
74.     }  
75.   
76. protected:  
77.     _Container c;   // the underlying container  
78.     _Pr comp;   // the comparator functor  
79. };  

下面先给出优级先级队列的使用范例。

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1. //优先级队列 priority_queue by MoreWindows( http://blog.csdn.net/MoreWindows )  
2. // 支持 empty() size() top() push() pop() 与stack的操作函数全部一样  
3. //by MoreWindows  
4. #include <queue>  
5. #include <list>  
6. #include <cstdio>  
7. using namespace std;  
8. int main()  
9. {  
10.     //优先级队列默认是使用vector作容器。  
11.     priority_queue<int> a;  
12.     priority_queue<int, list<int>> b; //可以这样声明，但无法使用  
13.     int i;  
14.     //压入数据  
15.     for (i = 0; i < 10; i++)  
16.     {  
17.         a.push(i * 2 - 5);  
18.         //b.push(i); //编译错误  
19.     }  
20.     //优先级队列的大小  
21.     printf("%d\n", a.size());  
22.     //取优先级队列数据并将数据移出队列  
23.     while (!a.empty())  
24.     {  
25.         printf("%d ", a.top());  
26.         a.pop();  
27.     }  
28.     putchar(‘\n‘);  
29.     return 0;  
30. }  

下面程序是针对结构体的，对数据的比较是通过对结构体重载operator()。

程序功能是模拟排队过程，每人有姓名和优先级，优先级相同则比较姓名，开始有5个人进入队列，然后队头2个人出队，再有3个人进入队列，最后所有人都依次出队，程序会输出离开队伍的顺序。

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1. //by MoreWindows( http://blog.csdn.net/MoreWindows )  
2. #include <queue>  
3. #include <cstring>  
4. #include <cstdio>  
5. using namespace std;  
6. //结构体  
7. struct Node  
8. {  
9.     char szName[20];  
10.     int  priority;  
11.     Node(int nri, char *pszName)  
12.     {  
13.         strcpy(szName, pszName);  
14.         priority = nri;  
15.     }  
16. };  
17. //结构体的比较方法 改写operator()  
18. struct NodeCmp  
19. {  
20.     bool operator()(const Node &na, const Node &nb)  
21.     {  
22.         if (na.priority != nb.priority)  
23.             return na.priority <= nb.priority;  
24.         else  
25.             return strcmp(na.szName, nb.szName) > 0;  
26.     }  
27. };  
28. void PrintfNode(Node &na)  
29. {  
30.     printf("%s %d\n", na.szName, na.priority);  
31. }  
32. int main()  
33. {  
34.     //优先级队列默认是使用vector作容器，底层数据结构为堆。  
35.     priority_queue<Node, vector<Node>, NodeCmp> a;  
36.   
37.     //有5个人进入队列  
38.     a.push(Node(5, "小谭"));  
39.     a.push(Node(3, "小刘"));  
40.     a.push(Node(1, "小涛"));  
41.     a.push(Node(5, "小王"));  
42.   
43.     //队头的2个人出队  
44.     PrintfNode(a.top());  
45.     a.pop();  
46.     PrintfNode(a.top());  
47.     a.pop();  
48.     printf("--------------------\n");  
49.   
50.     //再进入3个人  
51.     a.push(Node(2, "小白"));  
52.     a.push(Node(2, "小强"));  
53.     a.push(Node(3, "小新"));  
54.   
55.     //所有人都依次出队  
56.     while (!a.empty())  
57.     {  
58.         PrintfNode(a.top());  
59.         a.pop();  
60.     }  
61.   
62.     return 0;  
63. }