C++中priority_queue模拟实现的代码示例
时间：2023-03-11 11:00:57|栏目：C代码|点击： 次
priority_queue概述
priority_queue定义
- 优先级队列是不同于先进先出队列的另一种队列。每次从队列中取出的是具有最高优先权的元素。
priority_queue特点
- 优先队列是一种容器适配器，首先要包含头文件 #include<queue>, 他和queue不同的就在于我们可以自定义其中数据的优先级, 让优先级高的排在队列前面,优先出队。
- 优先级队列默认使用vector作为其底层存储数据的容器，在vector上又使用了堆算法将vector中元素构造成堆的结构，因此priority_queue就是堆，所有需要用到堆的位置，都可以考虑使用priority_queue。
- 注意：默认情况下priority_queue是大根堆。如果想让其生成小根堆，需要使用到仿函数或者Lambda表达式。
构造函数
由于priority_queue是一种容器适配器，适配的是vector,我们在vector中已经写过它的构造函数了。故priority_queue在此不需要多余的其他构造函数。
// 创造空的优先级队列
priority_queue():m_priority_queue()
{
}
template<class Iterator>
priority_queue(Iterator first, Iterator last)
: m_priority_queue(first, last)
{
// 将m_priority_queue中的元素调整成堆的结构
int count = m_priority_queue.size();
int root = ((count - 2) >> 1);
for (; root >= 0; root--)
AdjustDown(root);
}
修改相关函数
push
功能：push函数用来往堆中(尾部)插入一个元素，并向上调整成新的堆。
//向上调整
void AdjustUp(int child)
{
int parent = (child-1)>>1;
while (child > 0)
{
//其中c是一个对象，用该对象去调用仿函数来进行比较
if (c(m_priority_queue[parent], m_priority_queue[child]))
{
std::swap(m_priority_queue[parent], m_priority_queue[child]);
child = parent;
parent = (child - 1) >> 1;
}
else
{
break;
}
}
}
void push(const T& val)
{
m_priority_queue.push_back(val);
AdjustUp(m_priority_queue.size()-1);
}
pop
功能：pop函数弹出堆顶元素。具体步骤是：堆顶元素与最后一个数字进行交换位置。之后在进行尾删来删除堆顶。再重新向下调堆。
//向下调堆
void AdjustDown(int parent)
{
int child = (parent << 1) + 1;
int size = static_cast<int>(m_priority_queue.size());
while (child< size)
{
if (child + 1 < size && c(m_priority_queue[child],m_priority_queue[child + 1]) )
{
++child;
}
if (c(m_priority_queue[parent], m_priority_queue[child]))
{
std::swap(m_priority_queue[parent], m_priority_queue[child]);
parent = child;
child = (parent << 1) + 1;
}
else
{
break;
}
}
}
void pop()
{
assert(!m_priority_queue.empty());
std::swap(m_priority_queue[0], m_priority_queue[m_priority_queue.size()- 1]);
m_priority_queue.pop_back();
AdjustDown(0);
}
容量相关函数
size
功能：用来获取堆中的元素个数。
size_t size() const
{
return m_priority_queue.size();
}
empty
功能：用来判断堆中是否为空。
bool empty() const
{
return m_priority_queue.empty();
}
元素访问相关函数
top
功能：用来获取堆顶的元素。
T& top()
{
return m_priority_queue.front();
}
const T& top() const
{
return m_priority_queue.front();
}
代码实现
#pragma once
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<vector>
#include<assert.h>
namespace ZJ
{
template<class T>
class less
{
public:
bool operator() (const T& x, const T& y) const
{
return x < y;
}
};
template<class T>
class greater
{
public:
bool operator() (const T& x, const T& y) const
{
return x > y;
}
};
template<class T,class Container=std::vector<T>, class Compare = ZJ::less<T>>
class priority_queue
{
public:
// 创造空的优先级队列
priority_queue():m_priority_queue()
{
}
template<class Iterator>
priority_queue(Iterator first, Iterator last)
: m_priority_queue(first, last)
{
// 将m_priority_queue中的元素调整成堆的结构
int count = m_priority_queue.size();
int root = ((count - 2) >> 1);
for (; root >= 0; root--)
AdjustDown(root);
}
public:
//向上调整
void AdjustUp(int child)
{
int parent = (child-1)>>1;
while (child > 0)
{
if (c(m_priority_queue[parent], m_priority_queue[child]))
{
std::swap(m_priority_queue[parent], m_priority_queue[child]);
child = parent;
parent = (child - 1) >> 1;
}
else
{
break;
}
}
}
void push(const T& val)
{
m_priority_queue.push_back(val);
AdjustUp(m_priority_queue.size()-1);
}
void AdjustDown(int parent)
{
int child = (parent << 1) + 1;
int size = static_cast<int>(m_priority_queue.size());
while (child< size)
{
if (child + 1 < size && c(m_priority_queue[child],m_priority_queue[child + 1]) )
{
++child;
}
if (c(m_priority_queue[parent], m_priority_queue[child]))
{
std::swap(m_priority_queue[parent], m_priority_queue[child]);
parent = child;
child = (parent << 1) + 1;
}
else
{
break;
}
}
}
void pop()
{
assert(!m_priority_queue.empty());
std::swap(m_priority_queue[0], m_priority_queue[m_priority_queue.size()- 1]);
m_priority_queue.pop_back();
AdjustDown(0);
}
size_t size() const
{
return m_priority_queue.size();
}
T& top()
{
return m_priority_queue.front();
}
const T& top() const
{
return m_priority_queue.front();
}
bool empty() const
{
return m_priority_queue.empty();
}
private:
Container m_priority_queue;
Compare c;
};
}
