目录
- 一、 priority_queue
- 1.priority_queue的介绍
- 2.priority_queue的使用
- 2.1、接口使用说明
- 2.2、优先级队列的使用样例
- 3.priority_queue的底层实现
- 3.1、库里面关于priority_queue的定义
- 3.2、仿函数
- 1.什么是仿函数？
- 2.仿函数样例
- 3.3、实现优先级队列
- 1. 1.0版本的实现
- 2. 2.0版本的实现
- 二、反向迭代器适配器
前言
继上一篇stack和queue我们讲解了其实现原理，里面也提到了容器适配器的概念，本篇我们要讲的优先级队列，也是一种容器适配器，另外我们再顺带讲一下反向迭代器，这个也是一个容器适配器哦，废话不多说，我们直接切入正题
一、 priority_queue
1.priority_queue的介绍
priority_queue他是一种容器适配器，但其实他底层和堆差不多，接口和堆也非常像，功能也是，默认情况下是大堆，你也可以用仿函数把他改成小堆
它的接口有以下几个：
- 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
priority_queue的底层是堆，堆其实是完全二叉树，而完全二叉树的物理结构又是类似数组这种连续的物理空间，所以说适配priority_queue的容器要能够随机访问下标，需要支持随机访问迭代器，以便始终在内部保持堆结构，一般我们用vector作为它的默认容器，deque也可以
2.priority_queue的使用
2.1、接口使用说明
2.2、优先级队列的使用样例
priority_queue<int> pq;
pq.push(1);
pq.push(2);
pq.push(3);
pq.push(4);
pq.push(5);
while (!pq.empty())
{
cout << pq.top() << " ";
pq.pop();
}
//打印结果是5,4,3,2,1
tips：默认情况下大的优先级高，底层是个大堆
3.priority_queue的底层实现
3.1、库里面关于priority_queue的定义
priority_queue类模板参数多了一个Compare，这个参数是用来调节大小堆的，默认的less是大堆，greater是小堆
tips:
3.2、仿函数
1.什么是仿函数？
仿函数又被叫做函数对象，它们是通过重载operator()运算符的类的实例，它们可以像函数那样被调用，具有这样特性的就是仿函数
2.仿函数样例
template<class T>
struct Less
{
bool operator()(const T& x, const T& y)
{
return x < y;
}
};
int main()
{
Less<int> lessfunc;
cout << lessfunc.operator()(1, 2) << endl;
cout << lessfunc(2, 3) << endl;//就这样乍一看还以为是函数调用，其实这是仿函数
cout << Less<int>()(1, 2) << endl;//通过匿名对象来调用
return 0;
}
3.3、实现优先级队列
1. 1.0版本的实现
template<class T,class Container=vector<T>>
class priority_queue
{
public:
size_t size()
{
return _con.size();
}
void adjust_up(size_t child)
{
size_t parent = (child - 1) / 2;
while (child>0)
{
if (_con[child] > _con[parent])
{
swap(_con[child], _con[parent]);
child = parent;
parent = (child - 1) / 2;
}
else
{
break;
}
}
}
void adjust_down(size_t parent)
{
size_t child = parent * 2 + 1;
while (child<_con.size())
{
if (child + 1 <_con.size() && _con[child] < _con[child + 1])
{
child++;
}
if (_con[child] > _con[parent])
{
swap(_con[child], _con[parent]);
parent = child;
child = parent * 2 + 1;
}
else
{
break;
}
}
}
void push(const T& val)
{
_con.push_back(val);//先尾插
adjust_up(_con.size()-1);//再向上调整
}
void pop()
{
swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);//先把要删除的堆顶元素和最后一个元素交换
_con.pop_back();//然后删除最后一个元素
adjust_down(0);//再进行向下调整
}
const T& top()
{
return _con[0];
}
bool empty()
{
return _con.empty();
}
private:
Container _con;
};
这里重点讲一下向上调整建堆和向下调整建堆，我们以建小堆为例：
向下调整的原理和向上调整很像，我就不多讲解了
2. 2.0版本的实现
template<class T>
struct less//这个虽然叫less但是它是大堆
{
bool operator()(const T& x, const T& y)
{
return x < y;
}
};
template<class T>
struct greater//这个虽然叫greater,但是他是小堆
{
bool operator()(const T& x, const T& y)
{
return x > y;
}
};
template<class T,class Container=vector<T>,class Com=less<T>>
class priority_queue
{
public:
size_t size()
{
return _con.size();
}
void adjust_up(size_t child)
{
Com com;//搞一个仿函数对象
size_t parent = (child - 1) / 2;
while (child>0)
{
//if (_con[child] > _con[parent])
//if ( _con[parent]<_con[child] )
if(com(_con[parent],_con[child]))
{//注意这里换成仿函数的时候要和它里面的<对上，再替换成仿函数对象调用
swap(_con[child], _con[parent]);
child = parent;
parent = (child - 1) / 2;
}
else
{
break;
}
}
}
void adjust_down(size_t parent)
{
Com com;
size_t child = parent * 2 + 1;
while (child<_con.size())
{
//if (child + 1 <_con.size() && _con[child] < _con[child + 1])
if (child + 1 < _con.size() && com(_con[child] , _con[child + 1]))
{
child++;
}
//if (_con[child] > _con[parent])
//if (_con[parent]< _con[child])
if (com(_con[parent] , _con[child]))
{
swap(_con[child], _con[parent]);
parent = child;
child = parent * 2 + 1;
}
else
{
break;
}
}
}
void push(const T& val)
{
_con.push_back(val);//先尾插
adjust_up(_con.size()-1);//再向上调整
}
void pop()
{
swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);//先把要删除的堆顶元素和最后一个元素交换
_con.pop_back();//然后删除最后一个元素
adjust_down(0);//再进行向下调整
}
const T& top()
{
return _con[0];
}
bool empty()
{
return _con.empty();
}
private:
Container _con;
};
tips:
int main()
{
priority_queue<int,vector<int>,greater<int>> pq;
//注意这里：如果你要传仿函数的参数类型，一定不要忘记了这个vector<int>
//不能跳过这个缺省参数去传他后面的其他参数，切记切记！！！
return 0;
}
二、反向迭代器适配器
反向迭代器适配器，可以根据正向迭代器适配出它相应的反向迭代器
反向迭代器的实现思想其实很简单，相比我们前面list的实现；我们在这里实现反向迭代器主要是利用正向迭代器来替我们完成，库里面的实现讲求了对称，begin/end和rbegin/rend是堆成的
template<class iterator, class Ref, class Ptr>
struct ReserveIterator
{
typedef ReserveIterator<iterator, Ref, Ptr> Self;
iterator _it;
ReserveIterator(iterator it)
:_it(it)
{}
Ref operator*()
{
Iterator tmp = _it;
return *(--tmp);
}
Ptr operator->()
{
return &(operator*());
}
Self& operator++()
{
--_it;
return *this;
}
Self& operator--()
{
++_it;
return *this;
}
bool operator!=(const Self& s)
{
return _it != s._it;
}
};
关于容器适配器之类的容器我们就先讲到这里，我们下期浅谈一下模板✌
