C++優先隊列詳解

轉自csdn的文章，僅作為學習筆記。原文鏈接：https://blog.csdn.net/weixin_36888577/article/details/79937886

普通的隊列是一種先進先出的數據結構，元素在隊列尾追加，而從隊列頭刪除。

在優先隊列中，元素被賦予優先級。當訪問元素時，具有最高優先級的元素最先刪除。優先隊列具有最高級先出 （first in, largest out）的行為特征。

首先要包含頭文件#include<queue>, 他和queue不同的就在於我們可以自定義其中數據的優先級, 讓優先級高的排在隊列前面,優先出隊。

優先隊列具有隊列的所有特性，包括隊列的基本操作，只是在這基礎上添加了內部的一個排序，它本質是一個堆實現的。

和隊列基本操作相同:

1.top 訪問隊頭元素
2.empty 隊列是否為空
3.size 返回隊列內元素個數
4.push 插入元素到隊尾 (並排序)
5.emplace 原地構造一個元素並插入隊列
6.pop 彈出隊頭元素
7.swap 交換內容

定義：priority_queue<Type, Container, Functional>
Type 就是數據類型，Container 就是容器類型（Container必須是用數組實現的容器，比如vector,deque等等，但不能用 list。STL里面默認用的是vector），Functional 就是比較的方式。

當需要用自定義的數據類型時才需要傳入這三個參數，使用基本數據類型時，只需要傳入數據類型，默認是大頂堆。
一般是：

//升序隊列
priority_queue <int,vector<int>,greater<int> > q;
//降序隊列
priority_queue <int,vector<int>,less<int> >q;

//greater和less是std實現的兩個仿函數（就是使一個類的使用看上去像一個函數。其實現就是類中實現一個operator()，這個類就有了類似函數的行為，就是一個仿函數類了）

#include<iostream>
#include <queue>
using namespace std;
int main() 
{
    //對於基礎類型 默認是大頂堆
    priority_queue<int> a; 
    //等同於 priority_queue<int, vector<int>, less<int> > a;
    
    //      這里一定要有空格，不然成了右移運算符↓↓
    priority_queue<int, vector<int>, greater<int> > c;  //這樣就是小頂堆
    priority_queue<string> b;

    for (int i = 0; i < 5; i++) 
    {
        a.push(i);
        c.push(i);
    }
    while (!a.empty()) 
    {
        cout << a.top() << ' ';
        a.pop();
    } 
    cout << endl;

    while (!c.empty()) 
    {
        cout << c.top() << ' ';
        c.pop();
    }
    cout << endl;

    b.push("abc");
    b.push("abcd");
    b.push("cbd");
    while (!b.empty()) 
    {
        cout << b.top() << ' ';
        b.pop();
    } 
    cout << endl;
    return 0;
}

2、用pair做優先隊列元素的例子：

規則：pair的比較，先比較第一個元素，第一個相等比較第二個。

#include <iostream>
#include <queue>
#include <vector>
using namespace std;
int main() 
{
    priority_queue<pair<int, int> > a;
    pair<int, int> b(1, 2);
    pair<int, int> c(1, 3);
    pair<int, int> d(2, 5);
    a.push(d);
    a.push(c);
    a.push(b);
    while (!a.empty()) 
    {
        cout << a.top().first << ' ' << a.top().second << '\n';
        a.pop();
    }
}

3、用自定義類型做優先隊列元素的例子

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

//方法1
struct tmp1 //運算符重載<
{
    int x;
    tmp1(int a) {x = a;}
    bool operator<(const tmp1& a) const
    {
        return x < a.x; //大頂堆
    }
};

//方法2
struct tmp2 //重寫仿函數
{
    bool operator() (tmp1 a, tmp1 b) 
    {
        return a.x < b.x; //大頂堆
    }
};

int main() 
{
    tmp1 a(1);
    tmp1 b(2);
    tmp1 c(3);
    priority_queue<tmp1> d;
    d.push(b);
    d.push(c);
    d.push(a);
    while (!d.empty()) 
    {
        cout << d.top().x << '\n';
        d.pop();
    }
    cout << endl;

    priority_queue<tmp1, vector<tmp1>, tmp2> f;
    f.push(b);
    f.push(c);
    f.push(a);
    while (!f.empty()) 
    {
        cout << f.top().x << '\n';
        f.pop();
    }
}