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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};
}