[C++STL教程]7.priority_queue优先队列入门学习！零基础都能听懂的教程

不知不觉C++STL教程系列已经第7期了。之前我们介绍过:vector, queue, stack, set, map等等数据结构。

今天我们来学习一个新的stl容器：priority_queue优先队列。

🎈 作者：Eriktse
🎈 简介：19岁，211计算机在读，现役ACM银牌选手🏆力争以通俗易懂的方式讲解算法！❤️欢迎关注我，一起交流C++/Python算法。（优质好文持续更新中……）🚀
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priority_queue介绍

priority_queue是STL中的一个重要容器，它类似于普通的队列，支持弹出堆顶元素和插入元素的操作，但是有一个很大的不同：队列中元素按照优先级参数排序，最小（或者最大）元素总是在队列的前端，并且会在每次出队的时候被删除。

priority_queue拥有两种不同的方式：一种是按照大顶堆（max heap)方式排序，另一种是按照小顶堆（min heap)方式排序。STL提供了基于容器改编的priority_queue，因此可以在传递给priority_queue的容器中，支持不同类型的元素。

初始化

在使用priority_queue之前需要引入头文件#include <priority_queue>。

用以下代码初始化一个空的priority_queue。

priority_queue<int> pq;//默认为大根堆

priority_queue<int, vector<int>, greater<int> > pq2;//修改为小根堆

可以用适当类型的对象初始化一个优先级队列：

string wrds[] { "one", "two", "three", "four"};
priority_queue<string> words {start(wrds), end(wrds)}; // "two" "three" "one" "four" 

如果是存放结构体，且要自定义比较函数，可以用仿函数，就是用写一个结构体，然后重载()运算符。

struct Node
{
    int a, b;
};//声明Node结构体

struct cmp
{
    bool operator () (const Node &u, const Node &v)const
    {
        return u.a < v.a;
    }
};

priority_queue<Node, vector<Node>, cmp> pq_Node;

常用操作函数

priority_queue仅维护一个顶部。

插入元素

push()方法：用于将一个新元素添加到堆中。

pq1.push(1);//将元素1插入到pq1中。

获取堆顶元素

top()方法：获取堆顶的元素，但是不会自动弹出，如果需要弹出请再加一个pop()。

注意当堆为空时，不允许获取堆顶元素，或弹出堆顶元素，需要判断堆非空才能对堆顶操作。

获取堆内元素个数

size()方法：返回一个非负整数，表示堆内元素个数。

当size() == 0时，表示堆为空。

判断堆是否为空

empty()方法：返回一个bool值，表示堆是否为空。

cout << pq.empty() << '\n';//true
pq.push(1);
cout << pq.empty() << '\n';//false

弹出元素

pop()方法：函数用于从堆中弹出当前最大值，并删除该元素。

pq.pop();//将pq中的堆顶元素弹出。

举个例子

#include <iostream>
#include<queue>

using namespace std;

int main()
{
    // 以下是字符常量
    priority_queue <char> pq;
    
    pq.push('C');
    pq.push('Q');
    pq.push('T');
    pq.push('A');

    // 打印队列
    cout << "队列中的元素为：" << endl;
    while (!pq.empty()) 
    {
        cout << pq.top() << " ";
        pq.pop();//弹出
    }
    cout << endl;

    // 整型变量
    priority_queue <int> pq1;

    pq1.push(30);
    pq1.push(100);
    pq1.push(25);
    pq1.push(15);

    // 打印队列
    cout << "队列中的元素为：" << endl;
    while (!pq1.empty()) {
    cout << pq1.top() << " ";
    pq1.pop();
    }
    cout << endl;

    // 浮点常量
    priority_queue <float> pq2;

    pq2.push(2.5);
    pq2.push(1.6);
    pq2.push(103.5);
    pq2.push(17.1);

    // 打印队列
    cout << "队列中的元素为：" << endl;
    while (!pq2.empty()) {
    cout << pq2.top() << " ";
    pq2.pop();
    }
    cout << endl;

    return 0;
}

总结

priority_queue的常用操作方法总结：

1、push()方法：向优先队列中插入元素，插入的元素的优先级由其权值决定。
2、pop()方法：从优先队列中弹出最小的元素，将其从队列中删除。

3、top()方法：获取队列中最小的元素，不会将其从队列中删除。

4、empty()方法：判断队列是否为空，为空返回true，不为空返回false。

5、size()方法：获取队列中元素的个数。

总的来说，priority_queue是一种非常有用的容器，它支持不同类型元素的存储和优先级高低排序，对于简单的任务操作，配合几个函数即可实现，而且还可以自定义比较函数改变默认的排序方式。