STL系列之五 priority_queue 优先级队列

shuilupi · 2013 年10 月 19 日 14:39

priority_queue 优先级队列是一个拥有权值概念的单向队列queue，在这个队列中，所有元素是按优先级排列的（也可以认为queue是个按进入队列的先后做为优先级的优先级队列——先进入队列的元素优先权要高于后进入队列的元素）。在计算机操作系统中，优先级队列的使用是相当频繁的，进线程调度都会用到。在STL的具体实现中，priority_queue也是以别的容器作为底部结构，再根据堆的处理规则来调整元素之间的位置。下面给出priority_queue的函数列表和VS2008中priority_queue的源代码，本文中与heap有关的函数参见《STL系列之四 heap 堆》。
[table=98%]
priority_queue函数列表 [tr][td]函数[/td][td]描述 by MoreWindows( http://blog.csdn.net/MoreWindows )[/td][/tr]
[tr][td]构造析构
[/td][td][/td][/tr]
[tr][td]priority_queue c
[/td][td]创建一个空的queue 。
注：priority_queue构造函数有7个版本，请查阅MSDN
[/td][/tr]
[tr][td]数据访问与增减
[/td][td][/td][/tr]
[tr][td]c.top() [/td][td]返回队列头部数据
[/td][/tr]
[tr][td]c.push(elem)[/td][td]在队列尾部增加elem数据
[/td][/tr]
[tr][td]c.pop()[/td][td]队列头部数据出队
[/td][/tr]
[tr][td]其它操作
[/td][td][/td][/tr]
[tr][td]c.empty()[/td][td]判断队列是否为空[/td][/tr]
[tr][td]c.size() [/td][td]返回队列中数据的个数
[/td][/tr]
[tr][td] [/td][td][/td][/tr]
[/table]
可以看出priority_queue的函数列表与栈stack的函数列表是相同的。

VS2008中priority_queue 优先级队列的源代码

友情提示：初次阅读时请注意其实现思想，不要在细节上浪费过多的时间

//VS2008中 priority_queue的定义 MoreWindows整理( http://blog.csdn.net/MoreWindows ) 
template<class _Ty, class _Container = vector<_Ty>, class _Pr = less<typename _Container::value_type> > //默认以vector为容器的 
class priority_queue 
{ // priority queue implemented with a _Container 
public: 
typedef _Container container_type; 
typedef typename _Container::value_type value_type; 
typedef typename _Container::size_type size_type; 
typedef typename _Container::reference reference; 
typedef typename _Container::const_reference const_reference; 

priority_queue() : c(), comp() 
{ // construct with empty container, default comparator 
} 

explicit priority_queue(const _Pr& _Pred) : c(), comp(_Pred) 
{ // construct with empty container, specified comparator 
} 

priority_queue(const _Pr& _Pred, const _Container& _Cont) : c(_Cont), comp(_Pred) 
{ // construct by copying specified container, comparator 
make_heap(c.begin(), c.end(), comp); //参见《STL系列之四 heap 堆的相关函数》 
} 

template<class _Iter> 
priority_queue(_Iter _First, _Iter _Last) : c(_First, _Last), comp() 
{ // construct by copying [_First, _Last), default comparator 
make_heap(c.begin(), c.end(), comp); 
} 

template<class _Iter> 
priority_queue(_Iter _First, _Iter _Last, const _Pr& _Pred) : c(_First, _Last), comp(_Pred) 
{ // construct by copying [_First, _Last), specified comparator 
make_heap(c.begin(), c.end(), comp); 
} 

template<class _Iter> 
priority_queue(_Iter _First, _Iter _Last, const _Pr& _Pred, const _Container& _Cont) : c(_Cont), comp(_Pred) 
{ // construct by copying [_First, _Last), container, and comparator 
c.insert(c.end(), _First, _Last); 
make_heap(c.begin(), c.end(), comp); 
} 

bool empty() const 
{ // test if queue is empty 
return (c.empty()); 
} 

size_type size() const 
{ // return length of queue 
return (c.size()); 
} 

const_reference top() const 
{ // return highest-priority element 
return (c.front()); 
} 

reference top() 
{ // return mutable highest-priority element (retained) 
return (c.front()); 
} 

void push(const value_type& _Pred) 
{ // insert value in priority order 
c.push_back(_Pred); 
push_heap(c.begin(), c.end(), comp); 
} 

void pop() 
{ // erase highest-priority element 
pop_heap(c.begin(), c.end(), comp); 
c.pop_back(); 
} 

protected: 
_Container c; // the underlying container 
_Pr comp; // the comparator functor 
};

下面先给出优级先级队列的使用范例。

//优先级队列 priority_queue by MoreWindows( http://blog.csdn.net/MoreWindows ) 
// 支持 empty() size() top() push() pop() 与stack的操作函数全部一样 
//by MoreWindows 
#include <queue> 
#include <list> 
#include <cstdio> 
using namespace std; 
int main() 
{ 
//优先级队列默认是使用vector作容器。 
priority_queue<int> a; 
priority_queue<int, list<int>> b; //可以这样声明，但无法使用 
int i; 
//压入数据 
for (i = 0; i < 10; i++) 
{ 
a.push(i * 2 - 5); 
//b.push(i); //编译错误 
} 
//优先级队列的大小 
printf("%d\n", a.size()); 
//取优先级队列数据并将数据移出队列 
while (!a.empty()) 
{ 
printf("%d ", a.top()); 
a.pop(); 
} 
putchar('\n'); 
return 0; 
}

下面程序是针对结构体的，对数据的比较是通过对结构体重载operator()。

程序功能是模拟排队过程，每人有姓名和优先级，优先级相同则比较姓名，开始有5个人进入队列，然后队头2个人出队，再有3个人进入队列，最后所有人都依次出队，程序会输出离开队伍的顺序。

//by MoreWindows( http://blog.csdn.net/MoreWindows ) 
#include <queue> 
#include <cstring> 
#include <cstdio> 
using namespace std; 
//结构体 
struct Node 
{ 
char szName[20]; 
int priority; 
Node(int nri, char *pszName) 
{ 
strcpy(szName, pszName); 
priority = nri; 
} 
}; 
//结构体的比较方法 改写operator() 
struct NodeCmp 
{ 
bool operator()(const Node &na, const Node &nb) 
{ 
if (na.priority != nb.priority) 
return na.priority <= nb.priority; 
else 
return strcmp(na.szName, nb.szName) > 0; 
} 
}; 
void PrintfNode(Node &na) 
{ 
printf("%s %d\n", na.szName, na.priority); 
} 
int main() 
{ 
//优先级队列默认是使用vector作容器，底层数据结构为堆。 
priority_queue<Node, vector<Node>, NodeCmp> a; 

//有5个人进入队列 
a.push(Node(5, "小谭")); 
a.push(Node(3, "小刘")); 
a.push(Node(1, "小涛")); 
a.push(Node(5, "小王")); 

//队头的2个人出队 
PrintfNode(a.top()); 
a.pop(); 
PrintfNode(a.top()); 
a.pop(); 
printf("--------------------\n"); 

//再进入3个人 
a.push(Node(2, "小白")); 
a.push(Node(2, "小强")); 
a.push(Node(3, "小新")); 

//所有人都依次出队 
while (!a.empty()) 
{ 
PrintfNode(a.top()); 
a.pop(); 
} 

return 0; 
}

转载请标明出处，原文地址：http://blog.csdn.net/morewindows/article/details/6976468