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所属专栏：C++：由浅入深篇
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一.priority_queue的介绍
优先级队列被实现为容器适配器，容器适配器就是将特定容器类封装作为其底层容器类，queue提供一组特定的成员函数来访问其元素。元素从特定容器的“尾部”弹出，其称为优先队列的顶部，并且它的第一个元素总是它所包含的元素中最大的。因为默认情况下priority_queue是大堆。
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。容器支持随机访问迭代器访问，以便始终在内部保持堆结构。容器适配器通过在需要时自动调用算法函数make_heap、push_heap和pop_heap来自动完成此操作。
标准容器类vector和deque满足这些需求。默认情况下，如果没有为特定的priority_queue类实例化指定容器类，则使用vector。
二.priority_queue的使用
优先级队列默认使用vector作为其底层存储数据的容器，在vector上又使用了堆算法将vector中元素构造成堆的结构，因此priority_queue就是堆，所有需要用到堆的位置，都可以考虑使用priority_queue。
注意：默认情况下priority_queue是大堆。
2.1priority_queue的定义
1.指定定义：
//指定定义 //1.以vector作为底部容器类，内部构建大堆结构 priority_queue<int, vector<int>, less<int>> pq1; //2.以vector作为底部容器类，内部构建小堆结构 priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> pq2;2.未指定定义：
//未指定定义 priority_queue<int> pq3;//默认以vector作为底层容器类，内部构建大堆结构
2.2priority_queue的常见操作
| 函数声明 | 接口说明 |
| priority_queue()/priority_queue(first, last) | 构造一个空的优先级队列 |
| empty( ) | 检测优先级队列是否为空，是返回true，否则返回false |
| top( ) | 返回优先级队列中最大(最小元素)，即堆顶元素 |
| push(x) | 在优先级队列中插入元素x |
| pop() | 删除优先级队列中最大(最小)元素，即堆顶元素 |
void priority_queue1()
{
priority_queue<int> pq1;
pq1.push(3);
pq1.push(7);
pq1.push(2);
pq1.push(5);
pq1.push(8);
pq1.push(1);
pq1.push(6);
pq1.push(4);//插入
while (!pq1.empty())
{
cout << pq1.top()<<" ";//返回堆顶元素
pq1.pop();//删除堆顶元素
}
//8 7 6 5 4 3 2 1
}
三.priority_queue的模拟实现
我们在模拟实现priority_queque之前，要先复习一下两个堆算法，这里我们就以构建大堆结构为例。
3.1向上调整建堆
以大堆为例，向上调整建堆就是在堆的末尾插入一个数据后，经过向上调整，依然是一个大堆。
调整思想：
1、将目标结点与其父结点进行比较。
2、若目标结点的值比其父结点的值大，则交换目标结点与其父结点的位置，并将原目标结点的父结点当作新的目标结点继续进行向上调整，直到目标节点的值比其父节点的值小位置位置，调整完毕。
3.2向下调整建堆
以大堆为例，向下调整算法是为了删除堆顶数据，在删除堆顶数据后，让该堆依旧是大根堆。
调整思想：
1、将目标结点与其较大的子结点进行比较。
2、若目标结点的值比其较大的子结点的值小，则交换目标结点与其较大的子结点的位置，并将原目标结点的较大子结点当作新的目标结点继续进行向下调整，直到目标节点比其较大的子节点的值大为止，调整完成。
3.3priority_queue的模拟实现
| 函数声明 | 接口说明 |
| priority_queue()/priority_queue(first, last) | 构造一个空的优先级队列 |
| empty( ) | 检测优先级队列是否为空，是返回true，否则返回false |
| top( ) | 返回优先级队列中最大(最小元素)，即堆顶元素 |
| push(x) | 在优先级队列中插入元素x |
| pop() | 删除优先级队列中最大(最小)元素，即堆顶元素 |
namespace fu
{
//内部构建大根堆
template <class T>
struct less
{
bool opeartor()(const T& x, const T& y)
{
return x < y;
}
};
//内部构建小跟堆
template <class T>
struct greater
{
bool opeartor()(const T& x, const T& y)
{
return x > y;
}
};
//优先级队列模拟实现
template<class T, class Container = vector<int>, class Compare = less<T>>
class priority_queue
{
public:
//向上调整建堆
void AdjustUp(int child)
{
int parent = (child - 1) / 2;
while (child > 0)
{
if (_com(_con[parent], _con[child]))
{
swap(_con[parent], _con[child]);
child = parent;
parent = (child - 1) / 2;
}
else
{
break;
}
}
}
//插入数据
void push(const T& x)
{
_con.push_back(x);
AdjustUp(x);
}
//向下调整建堆
void AdjustDown(int n, int parent)
{
int child = 2 * parent + 1;
while (child < n)
{
if (child + 1 < n && _comp(_con[child], _con[child + 1]))
{
child++;
}
if (_com(_con[parent], _con[child]))
{
swap(_con[parent], _con[child]);
parent = child;
child = 2 * parent + 1;
}
else
{
break;
}
}
}
//删除数据
void pop()
{
swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);
_con.pop_back();
AdjustDown(_con.size(),0);
}
//访问堆顶元素
T& top()
{
return _con[0];
}
const T& top()
{
return _con[0];
}
//返回有效元素个数
size_t size()
{
return _con.size();
}
//判断队列是否为空
bool empty()
{
return _con.empty();
}
private:
Container _con;
Compare _com;
};
}
感谢各位大佬的观看，创作不易，还请各位大佬支持~
