Priority_Queue 的使用和模拟

一·基本的介绍

优先队列是一种容器适配器；他的第一个元素总是他包含所有元素里面最大的一个。

他的底层容器可以是任何标准容器类模板，也可以是其他特定设计的容器类。

这个底层容器应该可以通过随机访问迭代器，并支持以下操作：

empty()：检测容器是否为空

size()：返回容器中有效元素个数

front()：返回容器中第一个元素的引用

push_back()：在容器尾部插入元素

pop_back()：删除容器尾部元素

优先队列里面的“优先”指的是：进行容器遍历访问的时候优先访问顶部的元素

二. 常用接口的介绍

1.构造函数

2. void push（const T&val ）

3. void pop()

4. const T& top( )

接口的简单使用：

通过对成员接口的了解，我们可以推测优先队列的底层结构可能是一个堆

三· 模拟实现

1.仿函数

第一个参数用到的就是仿函数。

仿函数是对 opertaor() 的一个重载

2.仿函数使用

2.1 指定进行降序的输出

2.2 指定进行升序的输出

2.3 仿函数的调用

分析：

Less <Date> l2,编译器进行实例化的时候，模板参数T 实例化为 Date 类型，从而生成一份

bool operator() (Date left,Date right)的函数，只不过使用模板，咱们程序员省了此步骤。

3.priority_queue 类的模拟

一般默认Container 的类型是 vector<T>

为什么默认使用 vector 作为优先队列的底层容器？而不用list这个容器

1) 优先队列支持快速的访问此队列里面的最大或者最小元素；因此底层通常借助堆这一结构实

现，堆是一个特殊的完全二叉树

2）vector 提供了动态大小数组的功能，内部是一段连续的内存，因此在访问元素的时候，大大提

高了效率。

3）list 相比较vector 而言，内存是不连续的，在进行元素访问的时候，需要对指针进行一系列操

作，因此效率不如vector

4 push() 模拟

因为需要随时保证访问的第一个元素是最大的或是最小的，这里需模拟建大堆和建小堆的一系列操

作

有关对堆进行上调和下调的相关细节的实现，可以康康下面博客

建堆的相关调整

4.1 上调算法

  void adjust_up(int child) //从孩子节点开始{Compare com;int parent = (child - 1 ) / 2;//默认根节点下标从0开始while (child > 0){if (_c[parent] < _c[child]) //对象直接比较//if(com(_c[parent] , _c[child]))  // _com(_c[parent] , _c[child] 相当于回调仿函数模板，可以把_com 想象成函数指针，仿函数模板：替代函数指针{std::swap(_c[parent], _c[child]);child = parent;parent = (child - 1) / 2;}elsebreak;}}

4.2 push （）实现

  void push(const T& x){_c.push_back(x);// 上调：建大堆adjust_up(_c.size()-1);//需要把插入当前数据所在的位置传过去}

5.pop（）模拟

5.1 下调算法

        void adjust_down(int parent) //向下调整从父节点开始{Compare com;int child = 2 * parent + 1;while ((size_t)child < (_c.size() )){if ((size_t)child + 1 < (_c.size() ) && _c[child + 1] > _c[child]) // _c[child + 1] > _c[child] 这里直接就是对象的大小比较，可以使用仿函数进行大小比较child++;//更新为最大的孩子节点//if (_c[child] > _c[parent] )if (com( _c[parent], _c[child]) ) //使用仿函数模板{std::swap(_c[child], _c[parent]);parent = child;child = 2 * parent + 1;}elsebreak;}}

5.2 pop（）实现

        void pop() {//堆的删除：堆顶与堆尾交换在进行大堆的调整std::swap(_c[0], _c[_c.size() - 1]);_c.pop_back();adjust_down(0);}

6. top（）模拟

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

7.size（）

8. empty（）

9. 完整代码实现

#pragma once
#include<vector>
namespace y
{//仿函数模板//就是对 （） 进行重载template<class T, class Container = vector<T>,class Compare = Less<T>>  //注意：Compare 只是一个模板类型，实例化的时候，会变成指定类型class priority_queue{public:priority_queue(){}template <class InputIterator>priority_queue(InputIterator first, InputIterator last):_c(first,last){//建议使用下调时间复杂度 O（N）//必须是有序，所有一开始传i = (_c.size() - 1 -1)/2 对应最后一个父节点for (int i = (_c.size() - 1 -1)/2; i >= 0; --i){adjust_down(i);}}bool empty() const{return _c.empty();}size_t size() const{return _c.size();}void adjust_down(int parent) //向下调整从父节点开始{Compare com;int child = 2 * parent + 1;while ((size_t)child < (_c.size() )){if ((size_t)child + 1 < (_c.size() ) //&& _c[child + 1] > _c[child]) // _c[child + 1] > _c[child] 这里直接就是对象的大小比较，可以使用仿函数进行大小比较&& com(_c[child], _c[child+1]))// 建大堆child++;//更新为最大的孩子节点//if (_c[child] > _c[parent] )if (com( _c[parent], _c[child]) ) //使用仿函数模板{std::swap(_c[child], _c[parent]);parent = child;child = 2 * parent + 1;}elsebreak;}}void adjust_up(int child) //从孩子节点开始{Compare com;int parent = (child - 1 ) / 2;//默认根节点下标从0开始while (child > 0){//if (_c[parent] < _c[child]) //对象直接比较if(com(_c[parent] , _c[child]))  // _com(_c[parent] , _c[child] 相当于回调仿函数模板，可以把_com 想象成函数指针，仿函数模板：替代函数指针{std::swap(_c[parent], _c[child]);child = parent;parent = (child - 1) / 2;}elsebreak;}}void pop() {//堆的删除：堆顶与堆尾交换在进行大堆的调整std::swap(_c[0], _c[_c.size() - 1]);_c.pop_back();adjust_down(0);}void push(const T& x){_c.push_back(x);// 上调：建大堆adjust_up(_c.size()-1);//需要把插入当前数据所在的位置传过去}T& top(){return _c[0];}private:Container _c;//表示底层的容器//Compare _com;//类似于函数指针};
}