优先队列priority_queue的简单应用

Posted 2020-11-01 shuaihui

优先队列

引入

优先队列是一种特殊以及强大的队列。

那么优先队列是什么呢？ 
说白了，就是一种功能强大的队列。

它的功能强大在哪里呢？ 
四个字：自动排序。

优先队列的头文件&&声明

头文件：

#include<queue>
using namespace std;

其次，一个优先队列声明的基本格式是： 
priority_queue<结构类型> 队列名; 

priority_queue<int> i;
priority_queue<double> i;

不过这是新手级别的，下面的是大佬级别的：

priority_queue <node> q;
//node是一个结构体
//结构体里重载了‘<’小于符号
priority_queue <int,vector<int>,greater<int> > q;
//不需要#include<vector>头文件
//注意后面两个“>”不要写在一起，“>>”是右移运算符
priority_queue <int,vector<int>,less<int> >q;

优先队列的基本操作

与队列差不多：

q.size();//返回q里元素个数
q.empty();//返回q是否为空，空则返回1，否则返回0
q.push(k);//在q的末尾插入k
q.pop();//删掉q的第一个元素
q.top();//返回q的第一个元素
q.back();//返回q的末尾元素

优先队列的特性

默认的优先队列（非结构体结构）

priority_queue <int> q;

#include<cstdio>
#include<queue>
using namespace std;
priority_queue <int> q;
int main()
{
    q.push(10),q.push(8),q.push(12),q.push(14),q.push(6);
    while(!q.empty())
        printf("%d ",q.top()),q.pop();
}

程序大意就是在这个优先队列里依次插入10、8、12、14、6，再输出。 
结果是什么呢？ 
14 12 10 8 6 
也就是说，它是按从大到小排序的！

默认的优先队列（结构体，重载小于）

struct node
{
    int x,y;
    bool operator < (const node & a) const
    {
        return x<a.x;
    }
};

这个node结构体有两个成员，x和y，它的小于规则是x小者小。 
再来看看验证程序：

#include<cstdio>
#include<queue>
using namespace std;
struct node
{
    int x,y;
    bool operator < (const node & a) const
    {
        return x<a.x;
    }
}k;
priority_queue <node> q;
int main()
{
    k.x=10,k.y=100; q.push(k);
    k.x=12,k.y=60; q.push(k);
    k.x=14,k.y=40; q.push(k);
    k.x=6,k.y=80; q.push(k);
    k.x=8,k.y=20; q.push(k);
    while(!q.empty())
    {
        node m=q.top(); q.pop();
        printf("(%d,%d) ",m.x,m.y);
    }
}

程序大意就是插入(10,100),(12,60),(14,40),(6,20),(8,20)这五个node。 
再来看看它的输出： 
(14,40) (12,60) (10,100) (8,20) (6,80)

它也是按照重载后的小于规则，从大到小排序的。

less和greater优先队列

priority_queue <int,vector<int>,less<int> > p;
priority_queue <int,vector<int>,greater<int> > q;

less是从大到小，greater是从小到大。

同时还可以自己定义规则 cmp;

2、自定义优先级：

struct cmp {     

　　operator bool ()(int x, int y)     

　　{        

　　　　 return　x > y;　　 // x小的优先级高       //也可以写成其他方式，如： return p[x] > p[y];表示p[i]小的优先级高

　　}

};

priority_queue<int, vector<int>, cmp> q;    //定义方法

//其中，第二个参数为容器类型。第三个参数为比较函数。

3、结构体声明方式：

struct node {     

　　int x, y;     

　　friend bool operator < (node a, node b)     

　　{         

　　　　return a.x > b.x;    //结构体中，x小的优先级高     

　　}

};

priority_queue<node>q;   //定义方法

//在该结构中，y为值, x为优先级。

//通过自定义operator<操作符来比较元素中的优先级。

//在重载”<”时，最好不要重载”>”，可能会发生编译错误

/*优先队列的基本使用    2017/8/1    xzxl*/ 
#include<stdio.h> 
#include<functional> 
#include<queue> 
#include<vector> 
using namespace std; 
//定义结构，使用运算符重载,自定义优先级1 
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 
    } 
}; 
//定义结构，使用运算符重载,自定义优先级2 
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， 
                                                      //这是右移运算符，所以这里用空格号隔开 
    priority_queue<int,vector<int>,less<int> >que4;////最大值优先 
   
    priority_queue<number1>que5; 
    priority_queue<number2>que6; 
   
    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:
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:
 7 10 14 22 36 47 56 72 83 91
Queue 2:
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:
 7 10 14 22 36 47 56 72 83 91
Queue 4:
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:
 7 10 14 22 36 47 56 72 83 91
Queue 6:
83 72 56 47 36 22 14 10  7  3
*/