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C++中的优先队列实现

2023-06-22 12:18:52 深夜i -- --

C++ 优先队列实现

C++是一种强大的编程语言，在数据结构方面也提供了很多不同的实现方案。其中，优先队列是一种很重要的数据结构，非常适用于需要动态维护最大或最小值的场景。在C++中，我们可以使用标准库中提供的优先队列来快速实现这一数据结构。

优先队列基本概念

在开始讲解C++中优先队列的实现之前，我们先来复习一下优先队列的基本概念。优先队列是一种特殊的队列，它的出队顺序与普通队列不同，而是按照元素的优先级高低来进行出队。具体来说，优先队列可以维护以下三种操作：

1. 插入元素：将新元素插入队列中。

2. 弹出元素：将队列中优先级最高的元素弹出并返回。

3. 访问元素：得到当前队列中优先级最高的元素。

C++中的优先队列实现

在C++中，我们可以通过STL中提供的priority_queue类来实现优先队列。这个类是一个模板类，我们需要指定存储元素的类型，以及比较元素大小的方式。在默认情况下，优先队列以大根堆的形式存储元素，也就是说元素按照从大到小的顺序排列。

下面的代码演示了如何使用priority_queue类来实现一个简单的优先队列：


#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;
int main() {
  priority_queue<int> pq; //定义一个存储int类型元素的优先队列
  pq.push(3);
  pq.push(5);
  pq.push(1);
  cout << pq.top() << endl; //输出1
  pq.pop();
  cout << pq.top() << endl; //输出3
  return 0;
}

在这个代码中，我们定义了一个存储int类型元素的优先队列，并向其中插入了三个元素。之后，我们输出队列中的最小值，并弹出这个最小值。这里的pq.top()操作可以获取当前队列中优先级最高的元素，而pq.pop()则将它从队列中弹出。

改变元素排序方式

除了默认的大根堆排序方式，我们还可以通过指定一个比较函数，来改变元素排序的方式。比如，如果我们想要按照从小到大的顺序排列元素，可以写出如下的代码：


#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;
int main() {
  priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> pq; //按照从小到大的顺序排列
  pq.push(3);
  pq.push(5);
  pq.push(1);
  cout << pq.top() << endl; //输出1
  pq.pop();
  cout << pq.top() << endl; //输出3
  return 0;
}

在这个代码中，我们指定了一个比较函数greater ，来表示元素应该按照从小到大的顺序排列。

总结

在C++中，我们可以简单地使用priority_queue类来实现优先队列的功能。这个类支持插入、弹出和访问操作，以及对元素排序方式的自定义。在实际开发中，优先队列可以帮助我们轻松地实现各种最值相关的算法。

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