priority_queue 接口使用(仿函数、函数指针解决优先级队列存放自定义类型元素、指针类型元素)

news2025/2/26 22:12:31

一、priority_queue  优先队列本质就是 堆

堆: 完全二叉树,任意结点比其孩子结点小->小根堆, 任意结点比其孩子结点大->大根堆,

头文件包含:#include<queue> 

二、优先级队列的模板参数列表:

template <class T,         T指的是优先级队列中存储的元素类型
          class Container = vector<T>,  
          class Compare = less<typename Container::value_type> 
         > class priority_queue;

第二个参数指的是采用什么底层容器进行存储,默认使用vector,因为优先级队列的底层结构就是堆,而堆是一种完全二叉树,完全二叉树就适应这种顺序存储的结构

第三个参数给出的是什么样的比较方式默认采用less方式进行比较从而生成大堆,如果想要使其生成小堆,在模板参数中给出greater<T>。        如果要使用greater<T> 则需要包含头文件#include<functional>

三、基本接口的使用

①构造一个空的优先队列 进行插入

void Testpriority_queue01()
{
	priority_queue <int> q;
	q.push(1);
	q.push(2);
	q.push(632);
	q.push(34);
	q.push(23);
	q.push(6);
	q.push(67);
	q.push(95);
	q.push(23);
	cout << q.size() << endl;
	cout << q.top() << endl;
	q.pop();
	q.pop();
	q.pop();
	q.pop();
	cout << q.size() << endl;
	cout << q.top() << endl;
}

② 利用迭代器来进行区间构造

    使用greater<T> 第一种做法是错误的,没有考虑到第二个参数。

void Testpriority_queue03()
{
	// priority_queue <int, greater<int>> q; 错误

	priority_queue <int, vector<int>, greater<int>> q;
	q.push(1);
	q.push(2);
	q.push(632);
	q.push(34);
	q.push(23);
	q.push(6);
	q.push(67);
	q.push(95);
	q.push(23);
	cout << q.size() << endl;
	cout << q.top() << endl;
	q.pop();
	q.pop();
	q.pop();
	q.pop();
	cout << q.size() << endl;
	cout << q.top() << endl;
}

④ 关于自定义类型数据的插入

class Date
{
public:
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
		: _year(year)
		, _month(month)
		, _day(day)
	{}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

void Testpriority_queue04()
{
	priority_queue<Date> q;
	Date d1(2023, 1, 12);
	Date d2(2023, 1, 13);
	Date d3(2023, 1, 11);
	q.push(d1);
	q.push(d2);
	q.push(d3);
	cout << q.size() << endl;
}

 发生报错,优先队列默认采用less的比较方式来生成一个大堆,可是在这里插入自定义类型Date时,发生了报错,原因显而易见,编译器无法知道数据比较是用Date中的三个参数的哪一个来进行比较。

四、自定义类型数据插入优先级队列发生报错的解决方式

如果编译器无法知道我们的比较方式是如何进行的,那么我们就得告诉编译器如何进行比较

① 【方式一】在Date类中重载比较方式

这种方式易于理解,你不知道怎么比,那我就在Date类中告诉你怎么比较,该用谁来与谁来进行比较。

    bool operator<(const Date& d)const
	{
		return _day < d._day;
	}
	bool operator>(const Date& d)const
	{
		return _day > d._day;
	}

 ② 【方式二】使用函数指针

那么我写一个函数Compare来给编译器传递我进行比较的方式,传参时将Compare放入q之后的()内,即为q(Compare);

但是这样还不够,如果想要使用函数指针作为函数参数,那么必须把函数类型在优先级队列的模板参数列表中给出来。

优先级队列的模板参数列表上面也提到过,第一个参数为存放元素的类型(Date),第二个参数为什么样的容器来存储(vector<Date>),第三个参数就需要传入函数指针的类型

如下为函数指针取别名方式:

typedef bool (*PCOM)(const Date& left, const Date& right);  PCOM为该函数指针的别名

如下为定义优先级队列q:

priority_queue<Date, vector<Date>, PCOM> q(Compare);

typedef bool (*PCOM)(const Date& left, const Date& right);
bool Compare(const Date& left, const Date& right)
{
	return left.GetDay() < right.GetDay();
}

void Testpriority_queue05()
{
	priority_queue<Date, vector<Date>, PCOM> q(Compare);
	Date d1(2023, 1, 12);
	Date d2(2023, 1, 13);
	Date d3(2023, 1, 11);
	q.push(d1);
	q.push(d2);
	q.push(d3);
	cout << q.size() << endl;
}

③【方式三】使用仿函数

所谓的仿函数,就是对()进行运算符重载。使之成为一个能表示函数功能的函数。

为什么是Com?  因为优先级队列的第三个参数为一个class类型,所以需要新实现一个类,类中仅需重载()

 如下在Com类中写入一个()运算符重载函数,说明了Date类内的比较方式,接着在优先级队列进行定义的时候将Com作为模板参数传入即可。

class Com
{
public:
	bool operator()(const Date& left, const Date& right)const
	{
		return left.GetDay() < right.GetDay();
	}
};

void Testpriority_queue06()
{
	priority_queue<Date, vector<Date>, Com> q;
	Date d1(2023, 1, 12);
	Date d2(2023, 1, 13);
	Date d3(2023, 1, 11);
	q.push(d1);
	q.push(d2);
	q.push(d3);
	cout << q.size() << endl;
}

五、对于优先级队列存放指针的探讨

 如上图,优先级队列中存储元素类型模板参数为Date*,即存储的是Date类型的指针,在默认的优先级队列中,比较方式是按照less的方式进行比较,而指针的本质就是一块地址,这个地址本质就是一串整形十六进制数据,这个数据也能依据less的比较方式来在优先级队列中存储,即该队列就是按照地址的高低大小来进行建堆,地址高即数值大就排在靠近堆顶位置。

可是我的本意是用我指针所指向的内容来进行比较,这里却使用了指针的地址来进行比较,显然没有任何意义,那么如何实现我最初的目的呢?

仿函数的使用:

        提供一个ComPtr的指针比较方式的类,类中传入left,right俩个Date类型的指针,利用这俩个指针来调用Date类中的GetDay()函数来告诉编译器所需要比较的内容具体是什么。

class ComPtr
{
public:
	bool operator()(const Date* left, const Date* right)const
	{
		return left->GetDay() < right->GetDay();
	}
};
void Testpriority_queue07()
{
	// 优先级队列中存放的是指针
	priority_queue<Date*, vector<Date*>, ComPtr> q;
	Date d1(2023, 1, 12);
	Date d2(2023, 1, 13);
	Date d3(2023, 1, 11);
	q.push(&d1);
	q.push(&d2);
	q.push(&d3);
}

 按照指针的内容大小来进行建堆:

 

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