priority_queue

優先級隊列，以前刷題的時候用的比較熟，現在竟然我只能記得它的關鍵字是priority_queue(太傷了)。在一些定義了權重的地方這個數據結構是很有用的。

先回顧隊列的定義：隊列(queue)維護了一組對象，進入隊列的對象被放置在尾部，下一個被取出的元素則取自隊列的首部。priority_queue特別之處在于，允許用戶為隊列中存儲的元素設置優先級。這種隊列不是直接將新元素放置在隊列尾部，而是放在比它優先級低的元素前面。標準庫默認使用<操作符來確定對象之間的優先級關系，所以如果要使用自定義對象，需要重載 < 操作符。

優先隊列有兩種，一種是最大優先隊列；一種是最小優先隊列；每次取自隊列的第一個元素分別是優先級最大和優先級最小的元素。

1) 優先隊列的定義

包含頭文件："queue.h", "functional.h"

可以使用具有默認優先級的已有數據結構；也可以再定義優先隊列的時候傳入自定義的優先級比較對象；或者使用自定義對象(數據結構)，但是必須重載好< 操作符。?

2) 優先隊列的常用操作

優先級隊列支持的操作

q.empty()???????? 如果隊列為空，則返回true，否則返回false q.size()????????????返回隊列中元素的個數 q.pop()???????????? 刪除隊首元素，但不返回其值 q.top()???????????? 返回具有最高優先級的元素值，但不刪除該元素 q.push(item)???? 在基于優先級的適當位置插入新元素

其中q.top()為查找操作，在最小優先隊列中搜索優先權最小的元素，在最大優先隊列中搜索優先權最大的元素。q.pop()為刪除該元素。優先隊列插入和刪除元素的復雜度都是O(lgn)，所以很快

另外，在優先隊列中，元素可以具有相同的優先權。

下面這個C例子，包含了幾乎所有常見的優先隊列用法。

在優先隊列中，優先級高的元素先出隊列。
標準庫默認使用元素類型的<操作符來確定它們之間的優先級關系。
優先隊列的第一種用法，也是最常用的用法：

priority_queue<int> qi;通過<操作符可知在整數中元素大的優先級高。
故示例1中輸出結果為：9 6 5 3 2

第二種方法：
在示例1中，如果我們要把元素從小到大輸出怎么辦呢？
這時我們可以傳入一個比較函數，使用functional.h函數對象作為比較函數。priority_queue<int, vector<int>, greater<int> >qi2;其中
第二個參數為容器類型。
第二個參數為比較函數。
故示例2中輸出結果為：2 3 5 6 9

第三種方法：
自定義優先級。

struct node {friend bool operator< (node n1, node n2){return n1.priority < n2.priority;}int priority;int value; };在該結構中，value為值，priority為優先級。
通過自定義operator<操作符來比較元素中的優先級。
在示例3中輸出結果為：
優先級? 值
9?????? ???5
8????????? 2
6??????????1
2??????????3
1??????????4

#include<iostream> #include<functional> #include<queue> using namespace std; struct node {friend bool operator< (node n1, node n2){return n1.priority < n2.priority;}int priority;int value; }; int main() {const int len = 5;int i;int a[len] = {3,5,9,6,2};//示例1priority_queue<int> qi;for(i = 0; i < len; i++)qi.push(a[i]);for(i = 0; i < len; i++){cout<<qi.top()<<" ";qi.pop();}cout<<endl;//示例2priority_queue<int, vector<int>, greater<int> >qi2;for(i = 0; i < len; i++)qi2.push(a[i]);for(i = 0; i < len; i++){cout<<qi2.top()<<" ";qi2.pop();}cout<<endl;//示例3priority_queue<node> qn;node b[len];b[0].priority = 6; b[0].value = 1; b[1].priority = 9; b[1].value = 5; b[2].priority = 2; b[2].value = 3; b[3].priority = 8; b[3].value = 2; b[4].priority = 1; b[4].value = 4; for(i = 0; i < len; i++)qn.push(b[i]);cout<<"優先級"<<'\t'<<"值"<<endl;for(i = 0; i < len; i++){cout<<qn.top().priority<<'\t'<<qn.top().value<<endl;qn.pop();}return 0; }

。?

#include<iostream> #include<functional> #include<queue> #include<vector> using namespace std;//定義比較結構 struct cmp1{bool operator ()(int &a,int &b){return a>b;//最小值優先} };struct cmp2{bool operator ()(int &a,int &b){return a<b;//最大值優先} };//自定義數據結構 struct number1{int x;bool operator < (const number1 &a) const {return x>a.x;//最小值優先} }; struct number2{int x;bool operator < (const number2 &a) const {return x<a.x;//最大值優先} }; 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;//采用默認優先級構造隊列priority_queue<int,vector<int>,cmp1>que1;//最小值優先priority_queue<int,vector<int>,cmp2>que2;//最大值優先priority_queue<int,vector<int>,greater<int> >que3;//注意“>>”會被認為錯誤，priority_queue<int,vector<int>,less<int> >que4;最大值優先priority_queue<number1>que5; //最小優先級隊列priority_queue<number2>que6; //最大優先級隊列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("采用默認優先關系:/n(priority_queue<int>que;)/n");printf("Queue 0:/n");while(!que.empty()){printf("%3d",que.top());que.pop();}puts("");puts("");printf("采用結構體自定義優先級方式一:/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("采用頭文件/"functional/"內定義優先級:/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("采用結構體自定義優先級方式二:/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; } /* 運行結果 ： 采用默認優先關系: (priority_queue<int>que;) Queue 0: 91 83 72 56 47 36 22 14 10 7 3采用結構體自定義優先級方式一: (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采用頭文件"functional"內定義優先級: (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采用結構體自定義優先級方式二: (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 */

總結

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