C++STL之priority_queue

陈大大川

发布于 2025-12-30 15:48:26

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1.priority_queue的介绍

1. 优先队列是一种容器适配器，根据严格的弱排序标准，它的第一个元素总是它所包含的元素

中最大的。

2. 此上下文类似于堆，在堆中可以随时插入元素，并且只能检索最大堆元素 ( 优先队列中位于顶

部的元素 ) 。

3. 优先队列被实现为容器适配器，容器适配器即将特定容器类封装作为其底层容器类， queue

提供一组特定的成员函数来访问其元素。元素从特定容器的 “ 尾部 ” 弹出，其称为优先队列的

顶部。

4. 底层容器可以是任何标准容器类模板，也可以是其他特定设计的容器类。容器应该可以通过

随机访问迭代器访问，并支持以下操作：

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

5. 标准容器类 vector 和 deque 满足这些需求。默认情况下，如果没有为特定的 priority_queue

类实例化指定容器类，则使用 vector 。

6. 需要支持随机访问迭代器，以便始终在内部保持堆结构。容器适配器通过在需要时自动调用

算法函数 make_heap 、 push_heap 和 pop_heap 来自动完成此操作。

2.priority_queue的使用

优先级队列默认使用 vector 作为其底层存储数据的容器，在 vector 上又使用了堆算法将 vector 中

元素构造成堆的结构，因此 priority_queue 就是堆，所有需要用到堆的位置，都可以考虑使用

priority_queue 。注意：默认情况下 priority_queue 是大堆。

函数声明	接口说明
priority_queue()/priority_queue(first, last)	构造一个空的优先级队列
empty( )	检测优先级队列是否为空，是返回 true ，否则返回 false
top( )	返回优先级队列中最大 ( 最小元素 ) ，即堆顶元素
push(x)	在优先级队列中插入元素 x
pop ()	删除优先级队列中最大 ( 最小 ) 元素，即堆顶元素

【注意】

1. 默认情况下， priority_queue 是大堆

#include <vector>
#include <queue>
#include <functional> // greater算法的头文件
void TestPriorityQueue()
{
// 默认情况下，创建的是大堆，其底层按照小于号比较
vector<int> v{3,2,7,6,0,4,1,9,8,5};
priority_queue<int> q1;
for (auto& e : v)
q1.push(e);
cout << q1.top() << endl;
// 如果要创建小堆，将第三个模板参数换成greater比较方式
priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> q2(v.begin(), v.end());
cout << q2.top() << endl;
}

2. 如果在 priority_queue 中放自定义类型的数据，用户需要在自定义类型中提供 > 或者 < 的重

载.

class Date
{
public:
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
比特就业课
3.3 在OJ中的使用
数组中第K个大的元素
: _year(year)
, _month(month)
, _day(day)
{}
bool operator<(const Date& d)const
{
return (_year < d._year) ||
(_year == d._year && _month < d._month) ||
(_year == d._year && _month == d._month && _day < d._day);
}
bool operator>(const Date& d)const
{
return (_year > d._year) ||
(_year == d._year && _month > d._month) ||
(_year == d._year && _month == d._month && _day > d._day);
}
friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d)
{
_cout << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day;
return _cout;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
void TestPriorityQueue()
{
// 大堆，需要用户在自定义类型中提供<的重载
priority_queue<Date> q1;
q1.push(Date(2018, 10, 29));
q1.push(Date(2018, 10, 28));
q1.push(Date(2018, 10, 30));
cout << q1.top() << endl;
// 如果要创建小堆，需要用户提供>的重载
priority_queue<Date, vector<Date>, greater<Date>> q2;
q2.push(Date(2018, 10, 29));
q2.push(Date(2018, 10, 28));
q2.push(Date(2018, 10, 30));
cout << q2.top() << endl;
}

3.priority_queue的模拟实现

#pragma once
#include<vector>
using namespace std;

template<class T>
class Less
{
public:
	bool operator()(const T& x, const T& y)
	{
		return x < y;
	}
};

template<class T>
class Greater
{
public:
	bool operator()(const T& x, const T& y)
	{
		return x > y;
	}
};

namespace abc
{
	// 默认是大堆
	template<class T, class Container = vector<T>, class Compare = Less<T>>
	class priority_queue
	{
	public:
		void AdjustUp(int child)
		{
			Compare com;
			int parent = (child - 1) / 2;
			while (child > 0)
			{
				//if (_con[parent] < _con[child])
				if (com(_con[parent], _con[child]))
				{
					swap(_con[child], _con[parent]);
					child = parent;
					parent = (child - 1) / 2;
				}
				else
				{
					break;
				}
			}
		}

		void push(const T& x)
		{
			_con.push_back(x);

			AdjustUp(_con.size() - 1);
		}

		void AdjustDown(int parent)
		{
			// 先假设左孩子小
			size_t child = parent * 2 + 1;

			Compare com;
			while (child < _con.size())  // child >= n说明孩子不存在，调整到叶子了
			{
				// 找出小的那个孩子
				//if (child + 1 < _con.size() && _con[child] < _con[child + 1])
				if (child + 1 < _con.size() && com(_con[child], _con[child + 1]))
				{
					++child;
				}

				//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 pop()
		{
			swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);
			_con.pop_back();
			AdjustDown(0);
		}

		const T& top()
		{
			return _con[0];
		}

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

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

	private:
		Container _con;
	};
}

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原始发表：2024-10-28，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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