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前言

优先级队列放在这里进行单独讲解，是不同于前面的队列和栈的，它所运用到的数据结构中的知识很多，需要用到堆的知识。

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一、priority_queue的介绍

1. 优先队列是一种容器适配器，根据严格的弱排序标准，它的第一个元素总是它所包含的元素中最大的。
2. 此上下文类似于堆，在堆中可以随时插入元素，并且只能检索最大堆元素(优先队列中位于顶部的元素)。
3. 优先队列被实现为容器适配器，容器适配器即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。
4. 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。容器应该可以通过随机访问迭代器访问，并支持以下操作：
   empty()：检测容器是否为空
   size()：返回容器中有效元素个数
   front()：返回容器中第一个元素的引用
   push_back()：在容器尾部插入元素
   pop_back()：删除容器尾部元素
5. 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。
6. 需要支持随机访问迭代器，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。

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二、priority_queue的使用

默认类型：

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

int main()
{
	// 默认是大堆 也就是降序
	//priority_queue<int> pq;

	// 仿函数控制实现小堆 也就是升序
	priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> pq;

	pq.push(4);
	pq.push(1);
	pq.push(3);
	pq.push(5);
	pq.push(2);
	while (!pq.empty())
	{
		cout << pq.top() << " ";
		pq.pop();
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

自定义类型：

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

class Date
{
public:
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
		: _year(year)
		, _month(month)
		, _day(day)
	{}
	bool operator<(const Date& d)const
	{
		return (_year < d._year) ||
			(_year == d._year && _month < d._month) ||
			(_year == d._year && _month == d._month && _day < d._day);
	}
	bool operator>(const Date& d)const
	{
		return (_year > d._year) ||
			(_year == d._year && _month > d._month) ||
			(_year == d._year && _month == d._month && _day > d._day);
	}
	friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d)
	{
		_cout << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day;
		return _cout;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
void TestPriorityQueue()
{
	// 大堆，需要用户在自定义类型中提供<的重载
	priority_queue<Date> q1;
	q1.push(Date(2018, 10, 29));
	q1.push(Date(2018, 10, 28));
	q1.push(Date(2018, 10, 30));
	cout << q1.top() << endl;
	// 如果要创建小堆，需要用户提供>的重载
	priority_queue<Date, vector<Date>, greater<Date>> q2;
	q2.push(Date(2018, 10, 29));
	q2.push(Date(2018, 10, 28));
	q2.push(Date(2018, 10, 30));
	cout << q2.top() << endl;
}

int main()
{
	TestPriorityQueue();
	return 0;
}

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三、OJ题

数组中的第K个最大元素

（1）题目描述

（2）解题思路

方法一：先利用优先级队列将其建成大堆，然后再利用循环将前k-1个元素都pop出去，再输出顶部的数据就为题解。

方法二：建成小堆，将k个元素先放到堆里面去，再遍历后面的数，比顶元素大的值替换它，直到最后一个，最终栈顶的元素就是k大的数。这样的时间复杂度很低。

（3）解题代码

class Solution {
public:
    int findKthLargest(vector<int>& nums, int k) {
        priority_queue<int> pq(nums.begin(), nums.end());

        while(--k)
        {
            pq.pop();
        }
        return pq.top();
    }
};

class Solution {
public:
    int findKthLargest(vector<int>& nums, int k) {
        // 建小堆
        priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> pq(nums.begin(), nums.begin() + k);

        for(int i = k; i < nums.size(); ++i)
        {
            if(nums[i] > pq.top())
            {
                pq.pop();
                pq.push(nums[i]);
            }
        }
        // 找到第二大的数
        return pq.top();
    }
};

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四、priority_queue模拟实现（存于gittee代码仓库）

priority_queue.h：

#pragma once

template<class T>
class Less
{
public:
	bool operator()(const T& x, const T& y)
	{
		return x < y;
	}
};

template<class T>
class Greater
{
public:
	bool operator()(const T& x, const T& y)
	{
		return x > y;
	}
};
namespace JRH
{
	template<class T, class container = vector<int>, class Compare = Less<T>>
	class priority_queue
	{
	private:
		void AdjustDown(int parent)
		{
			// 利用仿函数以及库里面的less函数
			Compare com;
			// 找左右孩子大的那个
			int child = parent * 2 + 1;
			while (child < _con.size())
			{

				if (child + 1 < _con.size() && com(_con[child], _con[child + 1]))
				{
					++child;
				}
				// 判断孩子和父亲哪个大，孩子大交换
				if (com(_con[parent], _con[child]))
				{
					swap(_con[child], _con[parent]);
					parent = child;
					child = parent * 2 + 1;
				}
				else
				{
					break;
				}
			}
		}

		void AdjustUp(int child)
		{
			Compare com;
			int parent = (child - 1) / 2;
			while (child > 0)
			{
				if (com(_con[parent], _con[child]))
				{
					swap(_con[child], _con[parent]);
					child = parent;
					parent = (child - 1) / 2;
				}
				else
				{
					break;
				}
			}
		}
	public:
		priority_queue()
		{}

		// 构造函数
		template<class InputIterator>
		priority_queue(InputIterator first, InputIterator last)
		{
			while (first != last)
			{
				_con.push_back(*first);
				++first;
			}

			// 建堆
			for (int i = (_con.size() - 1 - 1) / 2; i >= 0; i--)
			{
				AdjustDown(i);
			}
		}

		// 删除
		void pop()
		{
			swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);
			_con.pop_back();
			AdjustDown(0);
		}

		// 插入
		void push(const T& x)
		{
			_con.push_back(x);
			AdjustUp(_con.size() - 1);
		}

		// 取堆顶元素
		const T& top()
		{
			return _con[0];
		}

		// 判空
		bool empty()
		{
			return _con.empty();
		}

		// 算元素个数
		size_t size()
		{
			return _con.size();
		}
	private:
		container _con;
	};

	void test_priority_queue()
	{
	// 默认是大堆
	priority_queue<int, vector<int>, Greater<int>> pq;
	pq.push(4);
	pq.push(1);
	pq.push(3);
	pq.push(5);
	pq.push(2);
	while (!pq.empty())
	{
		cout << pq.top() << " ";
		pq.pop();
	}
	cout << endl;
	}
}

test.cpp:

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

#include"priority_queue.h"


int main()
{
	JRH::test_priority_queue();

	return 0;
}

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五、仿函数

1、引子

也可以加一个类模板：

2、实践于优先队列模拟实现

这样子其实仿函数更加好理解了，我们利用一个自己写的或者是库里面写的都可以，利用仿函数，我们的>和<就没那么刻板了，我们利用仿函数，让它们比较进入到我们规定的区域内进行比较即可。

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