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C++实现手写优先队列

2023-06-27 21:24:15 深夜i 14 0

C++ 手写优先队列

优先队列是一种常见的数据结构，它可以以一定的方式来排序并保存元素，为程序设计师提供了一种方便高效的方式来管理数据。C++中STL库提供了优先队列数据结构，但在某些情况下，自己手写优先队列可能更有优势。本文将介绍如何使用C++手写一个优先队列。

优先队列的基本特点是按照一定判定条件（优先级）来排序和管理数据，这个判定条件是由程序员根据实际情况来自行定义的。在本文中，我将使用一个简单的例子来展示如何使用C++来实现一个基本的优先队列。在这个例子中，我们定义的优先级基于一个int变量，其值越小代表优先级越高。

首先，我们需要定义一个类来表示队列中的每一个元素。这个类需要包含两个数据成员，一个int变量（表示元素的值），以及一个bool变量（表示元素是否已经被处理过）。

class QueueElement
{
public:
  QueueElement() = default;
  QueueElement(int value) : m_value(value), m_isProcessed(false) {}
  int GetValue() const return m_value;
  bool IsProcessed() const return m_isProcessed;
  void SetProcessed() m_isProcessed = true;
private:
  int m_value = 0;
  bool m_isProcessed = false;
};

接下来，我们需要定义一个比较器类来比较队列元素的优先级。比较器类需要重载()操作符，用来判断两个元素的优先级。在本例中，我们将按照元素值的大小来进行比较。

class QueueElementComparator
{
public:
  bool operator()(const QueueElement &lhs, const QueueElement &rhs) const
  {
    return lhs.GetValue() > rhs.GetValue();
  }
};

最后，我们利用STL库中的priority_queue模板类来定义优先队列。priority_queue的第一个模板参数为队列元素类型，第二个参数为元素容器类型，第三个参数为比较器类类型。在本例中，我们将使用一个vector来作为元素的容器。

using MyPriorityQueue = std::priority_queue<QueueElement, std::vector<QueueElement>, QueueElementComparator>;

现在，我们已经成功地定义了一个基本的优先队列。我们可以使用以下代码来添加元素到队列中，并对队列进行排序

MyPriorityQueue queue;
queue.push(QueueElement(5));
queue.push(QueueElement(2));
queue.push(QueueElement(7));
queue.push(QueueElement(3));
while (!queue.empty())
{
  QueueElement element = queue.top();
  queue.pop();
  std::cout << element.GetValue() << std::endl;
}

在以上代码中，我们在队列中添加了四个元素（5、2、7、3），并通过循环不断取出优先级最高的元素。经过优先级排序后，我们将获得顺序为：2、3、5、7的结果输出。这就是我们实现的手写优先队列。

总结

优先队列是一种重要的数据结构，适用于许多复杂的问题。本文介绍了如何使用C++来手写一个基本的优先队列。通过对元素和比较器的定义，以及STL库中的priority_queue模板类的使用，我们成功地实现了一个可以进行优先级排序的队列。虽然在实际应用中，我们很少需要手写优先队列，但对其实现机制的了解对于我们学习其他相关算法和数据结构是有帮助的。

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