一、简介
priority_queue 即 优先级队列（一种特殊的队列，其中的元素按照一定的优先级顺序排列，每次取出时都会取出具有最高优先级的元素，或者说可以获取队列中的最大/最小元素），它是C++标准模板库（Standard Template Library， STL）中的一个容器适配器，它基于堆（heap）的数据结构进行实现。优先级队列在很多算法和数据结构中都有广泛的应用，如：操作系统调度、图算法（如Dijkstra算法）、任务调度、模拟系统等方面。
对于一个包含n个元素的优先级队列（或者堆），其时间复杂度为：
获取队头（堆顶）元素，即 top() 操作 ： O(1)
删除堆顶元素，即 pop() 操作 ： O(log n)
插入操作，即 push() 操作 ： O(log n)
要使用 priority_queue 需要包含以下头文件
#include <queue>可参阅C++官方手册：
cplusplus.com/reference/queue/priority_queue/
二、优先级队列的定义
2.1 类模板定义
priority_queue的类模板定义如下：
template<
// T是存储在队列中的元素类型
class T,
// Container 是底层容器使用的类型，默认是vector
// 也可以使用 deque
class Container = std::vector<T>,
// Compare 是一个可选参数
// 它是一个用于定义元素之间的比较规则的函数对象。
// 默认情况下，它使用less，使得优先级高的元素排在最前。
// 也可以使用greater ，使得优先级低（最小值）排在最前。
class Compare = std::less<typename Container::value_type>
> class priority_queue;
2.2 最大值优先
定义一个优先获取最大元素的 整数优先级队列，可以使用如下几种方式：
priority_queue<int> pq;
priority_queue<int, vector<int>> pq;
priority_queue<int, vector<int>, less<int>> pq;示例：
#include <iostream>
#include <vector>
#include <queue>
using namespace std;
int main(){
int nums[10] = {1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 10};
priority_queue<int> pq0(nums, nums + 10);
priority_queue<int, vector<int>> pq1(nums, nums + 10);
priority_queue<int, vector<int>, less<int>> pq2(nums, nums + 10);
cout << "priority_queue 0: " << endl;
while(pq0.size() > 0){
cout << pq0.top() << " ";
pq0.pop();
}
cout << "\npriority_queue 1: " << endl;
while(pq1.size() > 0){
cout << pq1.top() << " ";
pq1.pop();
}
cout << "\npriority_queue 2: " << endl;
while(pq2.size() > 0){
cout << pq2.top() << " ";
pq2.pop();
}
cout << endl;
return 0;
}执行结果：
2.3 最小值优先
定义一个优先获取最小元素的 整数优先级队列，可以使用如下几种方式：
priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> pq;示例代码：
#include <iostream>
#include <vector>
#include <queue>
using namespace std;
int main(){
int nums[10] = {1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 10};
priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> pq(nums, nums + 10);
cout << "priority_queue : " << endl;
while(pq.size() > 0){
cout << pq.top() << " ";
pq.pop();
}
cout << endl;
return 0;
}执行结果：
三、优先级队列的主要操作
priority_queue的主要操作如下：
push(x)： 将元素x插入优先级队列中。
pop()： 弹出优先级队列中的顶部元素。
top()： 获取优先级队列中的顶部元素。
size()： 返回优先级队列中的元素个数。
empty()： 判断优先级队列是否为空。
四、优先级队列的示例代码
4.1 string 优先级队列
string 优先级队列是根据字符串的字典序进行比较的。
#include <iostream>
#include <vector>
#include <queue>
using namespace std;
int main(){
string str[5] = {"abc", "def", "ghi", "jkl", "mno"};
priority_queue<string> pq_less(str, str + 5);
priority_queue<string, vector<string>, greater<string>> pq_greater(str, str + 5);
pq_less.push("xyz");
pq_greater.push("xyz");
cout << "pq_less (最大值优先): " << endl;
while(pq_less.size() > 0){
cout << pq_less.top() << " ";
pq_less.pop();
}
cout << "\n\npq_greater(最小值优先): " << endl;
while(!pq_greater.empty()){
cout << pq_greater.top() << " ";
pq_greater.pop();
}
cout << endl;
return 0;
}输出结果：
4.2 pair<int, int> 优先级队列
pair<int, int> 优先级队列是根据第一个元素进行比较，如果第一个元素的值相同，则会根据第二个元素值的大小进行比较。
#include <iostream>
#include <vector>
#include <queue>
using namespace std;
typedef pair<int, int> PII;
int main(){
vector<PII> pii = {
{1, 10},
{1, 1000},
{1, 100},
{100, 20},
{999, 0},
{7, 7},
{8, 2}
};
priority_queue<PII> pq_less(pii.begin(), pii.end());
priority_queue<PII, vector<PII>, greater<PII>> pq_greater(pii.begin(), pii.end());
pq_less.push({666, 666});
pq_greater.push({666, 666});
cout << "pq_less (最大值优先): " << endl;
while(pq_less.size() > 0){
cout << pq_less.top().first << "\t" << pq_less.top().second << endl;
pq_less.pop();
}
cout << "\n\npq_greater(最小值优先): " << endl;
while(!pq_greater.empty()){
cout << pq_greater.top().first << "\t" << pq_greater.top().second << endl;
pq_greater.pop();
}
cout << endl;
return 0;
}执行结果：
如有不当或错误之处，恳请您的指正，谢谢！！！
