C++ make_heap等堆函数的使用

news2024/11/19 16:23:44

一、介绍

C++的STL提供了make_heap、push_heap、pop_heap、sort_heap等算法，它们用来将一个随机存储的数组或者容器等转换为一个heap。这里所说的转换为heap意思是将原来的存储顺序改变，将转换成的堆层序遍历后所得到的元素顺序作为数组或者容器新的元素顺序(实质上就是对原来的数据用一个算法换了一下元素顺序)。

二、make_heap

make_heap()用于把一个可迭代容器变成一个堆，默认是大顶堆。
它有三个参数。第一个参数是指向开始元素的迭代器，第二个参数是指向最末尾元素的迭代器，第三个参数是less<>()或是greater<>()，前者用于生成大顶堆，后者用于生成小顶堆，第三个参数默认情况下为less<>()，less<int>()用于生成大顶堆。

template <class RandomAccessIterator>
	void make_heap(RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last);
	
template <class RandomAccessIterator, class Compare>
	void make_heap(RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last, Compare comp);

三、push_heap()

push_heap()是在堆的基础上进行数据的插入操作，参数与make_heap()相同，push_heap的功能是往堆中插入一个数据。但是，它的默认前提是区间[first, last - 2]已经满足堆结构，并且要插入的数据已经插入到区间的最后一个位置。因为STL库提供的push_heap算法没有插入元素，仅仅是完成插入元素后的调整工作，将插入元素后的区间恢复成堆结构。

我们需要注意，当一次性插入多个数据然后再调用push_heap进行调整的时候，除最后插入的数据之外的其他前面插入的数据必须保证和已有数据依然能够构成堆结构，因为push_heap只是对左闭右开区间的最后一个数据进行调整，并且认为前面的数据已经满足堆结构，所以如何前面插入的数据不能保证堆结构的话就会报错。

template <class RandomAccessIterator>
	void push_heap(RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last);
	
template <class RandomAccessIterator, class Compare>
	void push_heap(RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last, Compare comp);

四、 pop_heap()

pop_heap的功能也是实现调整工作，但是是删除前的调整。pop_head会将堆顶的元素与最后一个元素(注意最后一个元素是last的上一个元素)交换，然后再调整，将除了最后一个元素的剩余其他元素重新恢复成堆结构。需要注意的是每次pop一个元素后，下一次pop时就需要将区间缩小1(last减1)。如果要删除这个元素，还需要对数组进行pop_back()操作。

五、使用

实例一

#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
#include <queue>
#include <functional>
using namespace std;

void display(vector<int>q) {
	for (int i = 0; i < q.size(); i++) {
		cout << q[i] << " ";
	}
	cout << endl;
}

int main(){

	vector<int> q;
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
		q.push_back(i);
	}
	make_heap(q.begin(), q.end(),less<int>()); // 大顶堆
	display(q);
	pop_heap(q.begin(), q.end(), less<int>());
	display(q);

	return 0;
}

实例二

#include <iostream>
#include <vector>
#include <functional>

void display(vector<int> q) {
    for (int i = 0; i < q.size(); i++) {
        cout << q[i] << " ";
    }
    cout << endl;
}


int main()
{
    vector<int> v = { 5, 7, 9, 30, 4, 1, 0, 2 };
    display(v);
    cout << endl;

    //生成一个小堆
    make_heap(v.begin(), v.end(), greater<int>());
    display(v);
    cout << endl;

    for (int i = 0; i < v.size(); ++i)
        pop_heap(v.begin(), v.end() - i, greater<int>());
    display(v);
    cout << endl;

    system("pause");
    return 0;
}