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news 2025/11/7 11:20:53

事业单位门户网站建设评价,泗县网站建设与推广培训,seo顾问是干什么,郑中设计事务所目录前言一、priority_queue的使用 1. 成员函数 2. 例题二、仿函数三、模拟实现 1. 迭代器区间构造函数 && AdjustDown 2. pop 3. push && AdjustUp 4. top 5. size 6. empty 四、完整实现总结前言优先级队列以及前面的双端队列基本上已经脱离了队列定…

目录

前言

一、priority_queue的使用

1. 成员函数

2. 例题

二、仿函数

三、模拟实现

1. 迭代器区间构造函数 && AdjustDown

2. pop

3. push && AdjustUp

4. top

5. size

6. empty

四、完整实现

总结

前言

优先级队列以及前面的双端队列基本上已经脱离了队列定义，只是占了队列名字

优先级队列——priority_queue

1. 优先级队列是一种容器适配器，根据一些严格的弱排序标准，经过专门设计，其第一个元素始终是它所包含的最大元素。

2. 此上下文类似于堆，其中元素可以随时插入，并且只能检索最大堆元素（优先级队列中顶部的元素）。

3. 优先级队列作为容器适配器实现，容器适配器是使用特定容器类的封装对象作为其基础容器的类，提供一组特定的成员函数来访问其元素。元素从特定容器的“背面”弹出，这称为优先级队列的顶部。

4. 底层容器可以是任何标准容器类模板，也可以是一些其他专门设计的容器类。容器应可通过随机访问迭代器访问，并支持以下操作：

empty（）
size（）
front（）
push_back（）
pop_back（）

5. 标准容器类vector和deque满足这些要求。默认情况下，如果未为特定priority_queue类实例化指定容器类，则使用标准容器vector。

6. 需要支持随机访问迭代器，以便始终在内部保持堆结构。这是由容器适配器通过自动调用算法函数 make_heap、push_heap、pop_heap 自动完成的，并在需要时完成。

注意：

priority_queue还是适配器，但是适配的是vector
底层是二叉树的堆
priority_queue仍然包括在queue头文件中
默认大堆
Compare的缺省是less，表示的是大根堆

可以使用仿函数修改为小根堆
priority_queue<int, deque<int>, greater<int>> pq;

一、priority_queue的使用

1. 成员函数

2. 例题

215. 数组中的第K个最大元素

方法一：直接使用sort排序

class Solution {
public:int findKthLargest(vector<int>& nums, int k) {sort(nums.begin(), nums.end(), greater<int>());return nums[k - 1];}
};

方法二：优先级队列，建大堆

class Solution {
public:int findKthLargest(vector<int>& nums, int k) {priority_queue<int> pq(nums.begin(), nums.end());while (--k){pq.pop();}return pq.top();}
};

方法三：维护一个有K个数据的小堆，遍历nums数组，若比top()值大，就入堆，最后返回top()数据

class Solution {
public:int findKthLargest(vector<int>& nums, int k) {priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> pq(nums.begin(), nums.begin() + k);for (int i = k; i < nums.size(); ++i){if (nums[i] > pq.top()){pq.pop();pq.push(nums[i]);}}return pq.top();}
};

注意：

sort函数最后一个参数是greater<int>()，是一个匿名对象，而在priority_queue<>内部，第三个模板是greater<int>，是类型，不能加括号

二、仿函数

我们在之前就遇到过sort函数如果想实现降序，需要加上仿函数greater<类型>()，那么什么是仿函数呢？它又有什么作用？

我们来看一个简单的例子：

class Fun
{
public:bool operator()(int a, int b){return a < b;}
};int main()
{     Fun func;cout << func(1, 2) << endl;//等价于cout << func.operator()(1, 2) << endl;return 0;
}

这里的Fun就是仿函数，由Fun类定义的对象称为函数对象
仿函数，顾名思义，一个类的对象可以像函数一样使用，它替代了c语言里的函数指针，我们只需要重载 () 符号，就可以像使用函数一样调用它的 () 运算符重载函数

那么这样的仿函数有什么作用呢？

替代c语言的函数指针，因为c语言的函数指针很复杂、容易出错
搭配模板可以实现多类型的函数运算，不会将函数“写死”，例如：我们写Less、Greater类，重载（）符号，在需要的地方实例化函数对象，如果有比较大小的情况就使用函数对象（参数1，参数2），原理就是调用operator()函数，像函数一样调用

下面是priority_queue带上第三个模板参数Less后使用仿函数的代码：
template<class T>
class Less
{
public:bool operator()(const T& a, const T& b){return a < b;}
};template<class T>
class Greater
{
public:bool operator()(const T& a, const T& b){return a > b;}
};namespace my_priority_queue
{// Less<T> 才是Less类的类型template<class T, class Container = vector<T>, class Compare = Less<T>>class priority_queue{private://大堆，向下调整void AdjustDown(int parent){//创建函数对象，Less模板类型就是<比较，Greater模板类型就是>比较Compare com;//找左右孩子中最大的哪一个int child = parent * 2 + 1;while (child < _con.size()){//因为com是比较小于关系，所以需要将原先大于的表达式逆一下//判断右孩子是否存在/*if (child + 1 < _con.size() && _con[child + 1] > _con[child])*/if (child + 1 < _con.size() && com(_con[child], _con[child + 1])){++child;}//if (_con[child] > _con[parent])if (com(_con[parent], _con[child])){swap(_con[parent], _con[child]);parent = child;child = parent * 2 + 1;}else{break;}}}void AdjustUp(int child){Compare com;int parent = (child - 1) / 2;while (child > 0)	//最坏情况：孩子等于0时结束{if (com(_con[parent], _con[child])){swap(_con[parent], _con[child]);child = parent;parent = child - 1 >> 1;}else{break;}}}public:template<class InputIterator>	//input只写迭代器//迭代器区间构造函数priority_queue(InputIterator first, InputIterator last){while (first != last){_con.push_back(*first);++first;}//建堆for (int i = (_con.size() - 1 - 1) / 2; i >= 0; --i ){AdjustDown(i);}}void pop(){//交换后，尾删，并向下调整swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);_con.pop_back();AdjustDown(0);}void push(const T& x){_con.push_back(x);AdjustUp(_con.size() - 1);}private://容器Container _con;};
}
如果比较的类型是其他自定义类型，并且该类没有重载operator<函数，那么我们就需要手写一个仿函数进行比较，否则编译错误，无法进行比较

因为库里的仿函数使用了模板，是什么类型就按什么类型相比，那么如果是new返回的指针类型，由于每次new返回的地址相当于是随机的，又比较的是指针类型的大小，所以比较结果也是随机结果。所以我们还是需要写仿函数，修改比较方式，去比较指针指向的内容即可。

三、模拟实现

编译错误，找不到出错位置怎么办？

如果代码编译错误，找不到在哪，那么逐步屏蔽掉一些代码，逐步排查，是十分有效的找到错误处方法

priority_queue也同queue、stack一样，是适配器，适配vector容器

1. 迭代器区间构造函数 && AdjustDown

采用封装容器vector的push_back尾插数据，因为默认是大堆，向下建堆，所以尾插数据后，将从最后一个元素的父亲结点—— (_con.size() - 1 - 1) / 2 开始向下调整。
向下调整函数不用多说，在二叉树部分我们详细讲解过

namespace my_priority_queue
{// Less<T> 才是Less类的类型template<class T, class Container = vector<T>, class Compare = Less<T>>class priority_queue{private://大堆，向下调整void AdjustDown(int parent){//创建函数对象，Less模板类型就是<比较，Greater模板类型就是>比较Compare com;//找左右孩子中最大的哪一个int child = parent * 2 + 1;while (child < _con.size()){//因为com是比较小于关系，所以需要将原先大于的表达式逆一下//判断右孩子是否存在/*if (child + 1 < _con.size() && _con[child + 1] > _con[child])*/if (child + 1 < _con.size() && com(_con[child], _con[child + 1])){++child;}//if (_con[child] > _con[parent])if (com(_con[parent], _con[child])){swap(_con[parent], _con[child]);parent = child;child = parent * 2 + 1;}else{break;}}}public:template<class InputIterator>	//input只写迭代器//迭代器区间构造函数priority_queue(InputIterator first, InputIterator last){while (first != last){_con.push_back(*first);++first;}//建堆for (int i = (_con.size() - 1 - 1) / 2; i >= 0; --i ){AdjustDown(i);}}private://容器Container _con;};
}

2. pop

堆的pop，将堆顶数据与最后一个数据进行交换，再进行pop_back，再将堆顶数据向下调整

		void pop(){//交换后，尾删，并向下调整swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);_con.pop_back();AdjustDown(0);}

3. push && AdjustUp

尾插数据后，将该数据向上调整

		void AdjustUp(int child){Compare com;int parent = (child - 1) / 2;while (child > 0)	//最坏情况：孩子等于0时结束{if (com(_con[parent], _con[child])){swap(_con[parent], _con[child]);child = parent;parent = child - 1 >> 1;}else{break;}}}void push(const T& x){_con.push_back(x);AdjustUp(_con.size() - 1);}

4. top

返回堆顶数据，返回值是 const T&

		const T& top(){return _con[0];}

5. size

返回vector的size()即可

		size_t size(){return _con.size();}

6. empty

直接调用vector的empty函数即可

		size_t size(){return _con.size();}

四、完整实现

#pragma once
#include<iostream>
#include<vector>
#include<functional>
using namespace std;template<class T>
class Less
{
public:bool operator()(const T& a, const T& b){return a < b;}
};template<class T>
class Greater
{
public:bool operator()(const T& a, const T& b){return a > b;}
};namespace my_priority_queue
{// Less<T> 才是Less类的类型template<class T, class Container = vector<T>, class Compare = Less<T>>class priority_queue{private://大堆，向下调整void AdjustDown(int parent){//创建函数对象，Less模板类型就是<比较，Greater模板类型就是>比较Compare com;//找左右孩子中最大的哪一个int child = parent * 2 + 1;while (child < _con.size()){//因为com是比较小于关系，所以需要将原先大于的表达式逆一下//判断右孩子是否存在/*if (child + 1 < _con.size() && _con[child + 1] > _con[child])*/if (child + 1 < _con.size() && com(_con[child], _con[child + 1])){++child;}//if (_con[child] > _con[parent])if (com(_con[parent], _con[child])){swap(_con[parent], _con[child]);parent = child;child = parent * 2 + 1;}else{break;}}}void AdjustUp(int child){Compare com;int parent = (child - 1) / 2;while (child > 0)	//最坏情况：孩子等于0时结束{if (com(_con[parent], _con[child])){swap(_con[parent], _con[child]);child = parent;parent = child - 1 >> 1;}else{break;}}}public:priority_queue(){}//迭代器区间构造函数template<class InputIterator>	//input只写迭代器priority_queue(InputIterator first, InputIterator last){while (first != last){_con.push_back(*first);++first;}//建堆for (int i = (_con.size() - 1 - 1) / 2; i >= 0; --i ){AdjustDown(i);}}void pop(){//交换后，尾删，并向下调整swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);_con.pop_back();AdjustDown(0);}void push(const T& x){_con.push_back(x);AdjustUp(_con.size() - 1);}const T& top(){return _con[0];}size_t size(){return _con.size();}bool empty(){return _con.empty();}private://容器Container _con;};
}void test_priority_queue1()
{// 默认是大堆 -- less//priority_queue<int> pq;// 仿函数控制实现小堆my_priority_queue::priority_queue<int, vector<int>, Greater<int>> pq;pq.push(3);pq.push(5);pq.push(1);pq.push(4);while (!pq.empty()){cout << pq.top() << " ";pq.pop();}cout << endl;
}