Queue容器

Posted 2020-07-10 野渡书生

1、Queue

（1）定义

queue单向队列与栈有点类似，一个是在同一端存取数据，另一个是在一端存入数据，另一端取出数据。单向队列中的数据是先进先出（First In First Out,FIFO）。

在STL中，单向队列也是以别的容器作为底部结构，再将接口改变，使之符合单向队列的特性就可以了。因此实现也是非常方便的。

单向队列一共6个常用函数（front()、back()、push()、pop()、empty()、size()），与栈的常用函数较为相似。

（2）底层实现

与stack 模板类很相似，queue 模板类也需要两个模板参数，一个是元素类型，一个容器类型，元素类型是必要的，容器类型是可选的，默认为deque 类型。

（3）使用

queue 模板类的定义在<queue>头文件中 ，必须用宏语句 "#include <queue>" 包含进来，才可对 queue队列的程序进行编译。

2、成员函数

（1）创建 stack 对象

queue<int> q1;
queue<double> q2;

（2）元素入队

q.push(x);
//入队，将x 接到队列的末端

（3）元素出队

q.pop();
//出队，弹出队列的第一个元素，注意，并不会返回被弹出元素的值

（4）访问队首元素

q.front();
//访问队首元素，即最早被压入队列的元素

（5）访问队尾元素

q.back()
//访问队尾元素，即最后被压入队列的元素

（6）判断队列空

q.empty()
//判断队列空，当队列空时，返回true

（7）访问队列中的元素个数

q.size()
//访问队列中的元素个数

 

3、priority_queue

（1）定义

在<queue>头文件中，还定义了另一个非常有用的模板类priority_queue(优先队列）。

优先队列与队列的差别在于优先队列不是按照入队的顺序出队，而是按照队列中元素的优先权顺序出队（默认为大者优先，也可以通过指定算子来指定自己的优先顺序）。

（2）模板参数

priority_queue 模板类有三个模板参数：第一个是元素类型，第二个容器类型，第三个是比较算子。

其中后两个都可以省略，默认容器为vector，默认算子为less，即小的往前排，大的往后排（出队时序列尾的元素出队）。

定义priority_queue 对象的示例代码如下：‍

priority_queue<int> q1;
priority_queue< pair<int, int> > q2; // 注意在两个尖括号之间一定要留空格。
priority_queue<int, vector<int>, greater<int> > q3; // 定义小的先出队

　　

priority_queue 的基本操作与queue 相同。

初学者在使用priority_queue 时，最困难的可能就是如何定义比较算子了。

a、如果是基本数据类型，或已定义了比较运算符的类，可以直接用STL 的less算子和greater算子—默认为使用less 算子，即小的往前排，大的先出队。

b、如果要定义自己的比较算子，方法有多种。这里介绍其中的一种：重载比较运算符。

优先队列试图将两个元素x 和y 代入比较运算符(对less 算子，调用x<y，对greater 算子，调用x>y)，若结果为真，则x 排在y 前面，y 将先于x 出队，反之，则将y 排在x 前面，x 将先出队。

（3）示例代码

#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;
class T
{
public:
int x, y, z;
T(int a, int b, int c):x(a), y(b), z(c)
{
}
};
bool operator < (const T &t1, const T &t2)
{
return t1.z < t2.z; // 按照z 的顺序来决定t1 和t2 的顺序
}
main()
{
priority_queue<T> q;
q.push(T(4,4,3));
q.push(T(2,2,5));
q.push(T(1,5,4));
q.push(T(3,3,6));
while (!q.empty())
{
T t = q.top(); q.pop();
cout << t.x << " " << t.y << " " << t.z << endl;
}
return 1;
}　　

输出结果为：

4 4 3

1 5 4

2 2 5

3 3 6　　

如果我们把第一个例子中的比较运算符重载为：

bool operator < (const T &t1, const T &t2)
{
return t1.z > t2.z; // 按照z 的顺序来决定t1 和t2 的顺序
}

则第一个例子的程序会得到和第二个例子的程序相同的输出结果。