C++11标准模板（STL）- 算法（std::push_heap）

news2024/12/27 3:41:07

定义于头文件 <algorithm>

算法库提供大量用途的函数（例如查找、排序、计数、操作），它们在元素范围上操作。注意范围定义为 [first, last) ，其中 last 指代要查询或修改的最后元素的后一个元素。

数据结构的堆物理结构是数组，逻辑结构是完全二叉树

将一个元素加入到一个最大堆

std::push_heap

template< class RandomIt > void push_heap( RandomIt first, RandomIt last );	(1)	(C++20 前)
template< class RandomIt > constexpr void push_heap( RandomIt first, RandomIt last );	(1)	(C++20 起)
template< class RandomIt, class Compare > void push_heap( RandomIt first, RandomIt last, Compare comp );	(2)	(C++20 前)
template< class RandomIt, class Compare > constexpr void push_heap( RandomIt first, RandomIt last, Compare comp );		(C++20 起)

插入位于位置 last-1 的元素到范围 [first, last-1) 所定义的最大堆中。函数的第一版本用 operator< 比较元素，第二版本用给定的比较函数 comp 。

参数

first, last	-	定义要修改的堆的元素范围
comp	-	比较函数对象（即满足比较 (Compare) 要求的对象），若首个参数小于第二个，则返回 true 。比较函数的签名应等价于如下： bool cmp(const Type1 &a, const Type2 &b); 虽然签名不必有 const & ，函数也不能修改传递给它的对象，而且必须接受（可为 const 的）类型 `Type1` 与 `Type2` 的值，无关乎值类别（从而不允许 Type1 & ，亦不允许 Type1 ，除非 `Type1` 的移动等价于复制 (C++11 起)）。类型 Type1 与 Type2 必须使得 RandomIt 类型的对象能在解引用后隐式转换到这两个类型。
类型要求
- `RandomIt` 必须满足遗留随机访问迭代器 (LegacyRandomAccessIterator) 的要求。
- 解引用 `RandomIt` 结果的类型必须满足可移动赋值 (MoveAssignable) 和可移动构造 (MoveConstructible) 的要求。

返回值

（无）

复杂度

至多 log(N) 次比较，其中 N=std::distance(first, last) 。

注意

最大堆是拥有下列属性的元素范围 [f,l) ：

设 N = l - f ，对于所有 0 < i < N ， f[floor(
i-1
2
)] 不小于 f[i] 。
可用 std::push_heap() 添加新元素
可用 std::pop_heap() 移除首元素

调用示例

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <functional>
#include <vector>
#include <iterator>
#include <time.h>

using namespace std;

struct Cell
{
    int x;
    int y;

    Cell &operator +=(const Cell &cell)
    {
        x += cell.x;
        y += cell.y;
        return *this;
    }

    bool operator <(const Cell &cell) const
    {
        if (x == cell.x)
        {
            return y < cell.y;
        }
        else
        {
            return x < cell.x;
        }
    }
};

std::ostream &operator<<(std::ostream &os, const Cell &cell)
{
    os << "{" << cell.x << "," << cell.y << "}";
    return os;
}

int main()
{
    srand((unsigned)time(NULL));;

    std::cout.setf(std::ios_base::boolalpha);

    auto func1 = []()
    {
        int n = std::rand() % 10 + 100;
        Cell cell{n, n};
        return cell;
    };

    // 初始化cells1
    vector<Cell> cells1(5);
    std::generate(cells1.begin(), cells1.end(), func1);

    // 生成堆
    std::make_heap(cells1.begin(), cells1.end());

    // 打印cells1
    std::cout << "cells 1 :         ";
    std::copy(cells1.begin(), cells1.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));
    std::cout << std::endl;

    std::cout << "is_heap:          " << std::is_heap(cells1.begin(), cells1.end()) << std::endl;
    std::cout << std::endl;

    cells1.push_back(func1());
    std::cout << "before push_heap: ";
    std::copy(cells1.begin(), cells1.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));
    std::cout << std::endl;

    std::cout << "is_heap:          " << std::is_heap(cells1.begin(), cells1.end()) << std::endl;
    std::cout << std::endl;

    //插入位于位置 last-1 的元素到范围 [first, last-1) 所定义的最大堆中。
    std::push_heap(cells1.begin(), cells1.end());

    // 打印cells1
    std::cout << "after push_heap:  ";
    std::copy(cells1.begin(), cells1.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));
    std::cout << std::endl;

    std::cout << "is_heap:          " << std::is_heap(cells1.begin(), cells1.end()) << std::endl;
    std::cout << std::endl;
    std::cout << std::endl;
    std::cout << std::endl;


    auto is_sortf = [](const Cell & a, const Cell & b)
    {
        if (a.x == b.x)
        {
            return a.y > b.y;
        }
        return a.x > b.x;
    };

    // 初始化cells2
    vector<Cell> cells2(5);
    std::generate(cells2.begin(), cells2.end(), func1);

    // 生成堆
    std::make_heap(cells2.begin(), cells2.end(), is_sortf);

    // 打印cells1
    std::cout << "cells2:           ";
    std::copy(cells2.begin(), cells2.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));
    std::cout << std::endl;

    std::cout << "is_heap:          " << std::is_heap(cells2.begin(), cells2.end(), is_sortf) << std::endl;
    std::cout << std::endl;

    cells2.push_back(func1());

    std::cout << "before push_heap: ";
    std::copy(cells2.begin(), cells2.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));
    std::cout << std::endl;

    std::cout << "is_heap:          " << std::is_heap(cells2.begin(), cells2.end()) << std::endl;
    std::cout << std::endl;

    //插入位于位置 last-1 的元素到范围 [first, last-1) 所定义的最大堆中。
    std::push_heap(cells2.begin(), cells2.end(), is_sortf);

    // 打印cells2
    std::cout << "after push_heap:  ";
    std::copy(cells2.begin(), cells2.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));
    std::cout << std::endl;

    std::cout << "is_heap:          " << std::is_heap(cells2.begin(), cells2.end(), is_sortf) << std::endl;

    return 0;
}