深入了解 C++ 优先队列
简介:
在计算机科学中,优先队列是一种抽象数据类型,它与队列相似,但是每个元素都有一个相关的优先级。C++中的优先队列是一个容器适配器(container adapter),它提供了一种在元素之间维护优先级的方法。
1、优先队列的基本概念
在计算机科学中,优先队列是一种抽象数据类型,它与队列相似,但是每个元素都有一个相关的优先级。在优先队列中,当我们执行插入操作时,我们将元素插入到队列中,并根据其优先级对其进行排序。在删除操作中,我们会删除优先级最高的元素,并把队列进行重新排序。优先队列通常使用堆来实现。
C++中的优先队列是一个容器适配器(container adapter),它提供了一种在元素之间维护优先级的方法。使用 C++优先队列,你可以在队列头部添加新元素,并从队列头部移除元素。当添加元素时,它将根据元素的排序准则将其放置在适当的位置。
2、优先队列的使用方法
在 C++中,我们可以使用头文件"queue"中的 priority_queue 来创建一个优先队列。接下来是一个简单的代码示例,它说明了如何使用 priority_queue 创建一个整数类型的队列。
在上面的代码中,我们首先包含头文件"queue",并使用 std::priority_queue 来创建一个整数类型的优先队列。接下来,我们使用 push()方法向队列中添加元素。在添加元素后,我们可以使用 size()方法来检查队列的大小。我们还可以使用 top()方法获取队列的顶部元素。
在 while 循环中,我们使用 top()方法检查顶部元素,并使用 pop()方法从队列中删除它。
3、优先队列元素的排序规则
默认情况下,C++优先队列使用 std::less 来确定哪个元素具有更高的优先级。这意味着优先队列中的元素以升序排列。如果您想使用降序排列,您可以将 std::greater 用作参数。
接下来是一个降序排列的示例:
在上述代码中,我们向 priority_queue 的构造函数中添加了第三个参数 std::greater。这表示我们正在使用降序排列。
4、元素的自定义排序
有时,您可能需要使用自定义排序规则将元素插入到 C++优先队列中。在这种情况下,您可以使用 lambda 表达式或者实现一个二元谓词(类似于比较函数)。
接下来是一个使用 lambda 表达式进行排序的示例:
在上述代码中,我们首先定义一个名为 custom_struct 的自定义结构体。接下来,我们使用 lambda 表达式定义了一个比较二元谓词。第三个参数是我们自定义的二元谓词。最后,我们创建了一个 custom_struct 类型的优先队列,并在其构造函数中使用 comp 参数,这将使用我们刚刚定义的比较谓词对元素进行排序。
5、优先队列的时间复杂度
C++优先队列是使用堆来实现的。插入和删除元素的时间复杂度为 O(log(n)),其中 n 是队列中的元素数。获取队列顶部元素的时间复杂度为 O(1)。由于我们使用的是标准容器库,所以这些时间复杂度是可以保证的。
总结
C++优先队列是一种非常有用的数据结构,它允许我们以有序的方式存储和访问元素。无论是从插入元素的角度还是从获取顶端元素的角度来看,使用 C++优先队列都比自己手动实现堆或者排序数组更加快速和便捷。掌握 C++优先队列可以让您更轻松地完成许多常见的编程任务,并且可以提高您的编码效率和代码质量。
版权声明: 本文为 InfoQ 作者【向阳逐梦】的原创文章。
原文链接:【http://xie.infoq.cn/article/cc710b1b40067718dff06b4df】。文章转载请联系作者。
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