C++中priority_queue模擬實現的代碼示例

Posted on by

priority_queue概述

priority_queue定義

  • 優先級隊列是不同於先進先出隊列的另一種隊列。每次從隊列中取出的是具有最高優先權的元素。

priority_queue特點

  • 優先隊列是一種容器適配器，首先要包含頭文件 #include<queue>, 他和queue不同的就在於我們可以自定義其中數據的優先級, 讓優先級高的排在隊列前面,優先出隊。
  • 優先級隊列默認使用vector作為其底層存儲數據的容器，在vector上又使用瞭堆算法將vector中元素構造成堆的結構，因此priority_queue就是堆，所有需要用到堆的位置，都可以考慮使用priority_queue。
  • 註意：默認情況下priority_queue是大根堆。如果想讓其生成小根堆，需要使用到仿函數或者Lambda表達式。

構造函數

由於priority_queue是一種容器適配器，適配的是vector,我們在vector中已經寫過它的構造函數瞭。故priority_queue在此不需要多餘的其他構造函數。

// 創造空的優先級隊列
priority_queue():m_priority_queue()
{

}

template<class Iterator>
priority_queue(Iterator first, Iterator last)
	: m_priority_queue(first, last)
{
	// 將m_priority_queue中的元素調整成堆的結構
	int count = m_priority_queue.size();
	int root = ((count - 2) >> 1);
	for (; root >= 0; root--)
	AdjustDown(root);
}

修改相關函數

push

功能：push函數用來往堆中(尾部)插入一個元素，並向上調整成新的堆。

//向上調整
void AdjustUp(int child)
{
	int parent = (child-1)>>1;
	
	while (child > 0)
	{
		//其中c是一個對象，用該對象去調用仿函數來進行比較
		if (c(m_priority_queue[parent], m_priority_queue[child]))
		{
			std::swap(m_priority_queue[parent], m_priority_queue[child]);
			child = parent;
			parent = (child - 1) >> 1;
		}
		else
		{
			break;
		}
	}

}

void push(const T& val)
{
	m_priority_queue.push_back(val);
	AdjustUp(m_priority_queue.size()-1);
}

pop

功能：pop函數彈出堆頂元素。具體步驟是：堆頂元素與最後一個數字進行交換位置。之後在進行尾刪來刪除堆頂。再重新向下調堆。

//向下調堆
void AdjustDown(int parent)
{
	int child = (parent << 1) + 1;
	int size = static_cast<int>(m_priority_queue.size());

	while (child< size)
	{
		if (child + 1 < size && c(m_priority_queue[child],m_priority_queue[child + 1]) )
		{
			++child;
		}

		if (c(m_priority_queue[parent], m_priority_queue[child]))
		{
			std::swap(m_priority_queue[parent], m_priority_queue[child]);
			parent = child;
			child = (parent << 1) + 1;
		}
		else
		{
			break;
		}
	}
}

void pop()
{
	assert(!m_priority_queue.empty());

	std::swap(m_priority_queue[0], m_priority_queue[m_priority_queue.size()- 1]);
	m_priority_queue.pop_back();
	AdjustDown(0);
}

容量相關函數

size

功能：用來獲取堆中的元素個數。

size_t size()	const
{
	return m_priority_queue.size();
}

empty

功能：用來判斷堆中是否為空。

bool empty()	const
{
	return m_priority_queue.empty();
}

元素訪問相關函數

top

功能：用來獲取堆頂的元素。

T& top()
{
	return m_priority_queue.front();
}

const T& top()	const
{
	return m_priority_queue.front();
}

代碼實現

#pragma once
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<vector>
#include<assert.h>
namespace ZJ
{
	template<class T>
	class less
	{
	public:
		bool operator() (const T& x, const T& y) const
		{
			return x < y;
		}
	};

	template<class T>
	class greater
	{
	public:
		bool operator() (const T& x, const T& y) const
		{
			return x > y;
		}
	};
	template<class T,class Container=std::vector<T>, class Compare = ZJ::less<T>>
	class priority_queue
	{
	public:
		// 創造空的優先級隊列
		priority_queue():m_priority_queue()
		{

		}

		template<class Iterator>
		priority_queue(Iterator first, Iterator last)
			: m_priority_queue(first, last)
		{
			// 將m_priority_queue中的元素調整成堆的結構
			int count = m_priority_queue.size();
			int root = ((count - 2) >> 1);
			for (; root >= 0; root--)
			AdjustDown(root);
		}
	public:

		//向上調整
		void AdjustUp(int child)
		{
			int parent = (child-1)>>1;
			
			while (child > 0)
			{
				if (c(m_priority_queue[parent], m_priority_queue[child]))
				{
					std::swap(m_priority_queue[parent], m_priority_queue[child]);
					child = parent;
					parent = (child - 1) >> 1;
				}
				else
				{
					break;
				}
			}

		}
		void push(const T& val)
		{
			m_priority_queue.push_back(val);
			AdjustUp(m_priority_queue.size()-1);
		}

		void AdjustDown(int parent)
		{
			int child = (parent << 1) + 1;
			int size = static_cast<int>(m_priority_queue.size());

			while (child< size)
			{
				if (child + 1 < size && c(m_priority_queue[child],m_priority_queue[child + 1]) )
				{
					++child;
				}

				if (c(m_priority_queue[parent], m_priority_queue[child]))
				{
					std::swap(m_priority_queue[parent], m_priority_queue[child]);
					parent = child;
					child = (parent << 1) + 1;
				}
				else
				{
					break;
				}
			}
		}

		void pop()
		{
			assert(!m_priority_queue.empty());

			std::swap(m_priority_queue[0], m_priority_queue[m_priority_queue.size()- 1]);
			m_priority_queue.pop_back();
			AdjustDown(0);
		}

		size_t size()	const
		{
			return m_priority_queue.size();
		}

		T& top()
		{
			return m_priority_queue.front();
		}

		const T& top()	const
		{
			return m_priority_queue.front();
		}

		bool empty()	const
		{
			return m_priority_queue.empty();
		}

	private:
		Container m_priority_queue;
		Compare c;
	};
}

總結

到此這篇關於C++中priority_queue模擬實現的文章就介紹到這瞭,更多相關C++ priority_queue模擬實現內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet！

推薦閱讀：