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c++如何使用std::priority_queue_c++优先队列容器使用详解

std::priority_queue是C++中基于堆的容器适配器,默认为最大堆,可通过std::greate…


std::priority_queue是C++中基于堆的容器适配器,默认为最大堆,可通过std::greater或自定义比较实现最小堆及复杂优先级逻辑,常用于Top K、Dijkstra等场景。

c++如何使用std::priority_queue_c++优先队列容器使用详解

在C++中,std::priority_queue 是一个基于堆结构实现的容器适配器,用于自动维护元素的优先级顺序。默认情况下,它是一个最大堆,即每次取出的元素是当前队列中最大的。下面详细介绍其基本用法、自定义比较方式以及常见应用场景。

基本用法

std::priority_queue 定义在 <queue> 头文件中,使用时需要包含该头文件。其模板参数有三个,但通常只使用前两个:

  • T:存储元素的数据类型
  • Contner:底层容器类型,默认为 std::vector<T>
  • Compare:比较函数对象,默认为 std::less<T>(最大堆)

基本声明方式如下:

priority_queue pq; // 最大堆,顶部是最大值

常用操作接口:

立即学习“”;

  • pq.push(x):插入元素 x
  • pq.pop():删除堆顶元素(不返回)
  • pq.top():返回堆顶元素
  • pq.empty():判断是否为空
  • pq.size():返回元素个数

示例代码:

#include <queue>
#include <tream>
using namespace std;

int main() {
    priority_queue pq;
    pq.push(10);
    pq.push(30);
    pq.push(20);

    while (!pq.empty()) {
        cout << pq.top() << ” “;
        pq.pop();
    }
    // 输出:30 20 10
    return 0;
}

创建最小堆

默认是最大堆,若要实现最小堆,可以使用 std::greater 作为比较函数:

priority_queue, greater> min_pq;

此时堆顶是当前最小元素。示例:

min_pq.push(10);
min_pq.push(30);
min_pq.push(20);
cout << min_pq.top(); // 输出 10

自定义比较函数(结构体或类)

当处理自定义类型(如结构体)时,需要提供比较逻辑。可以通过重载 operator< 或定义比较结构体实现。

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c++如何使用std::priority_queue_c++优先队列容器使用详解46

方法一:重载 operator<

struct Person {
    int age;
    string name;
    bool operator<(const Person& p) const {
        return age < p.age; // 年龄大的优先级高(最大堆)
    }
};

priority_queue pq;
pq.push({25, “Alice”});
pq.push({30, “Bob”});
cout << pq.top().name; // 输出 Bob

方法二:自定义比较结构体(推荐用于复杂逻辑)

struct Compare {
    bool operator()(const Person& a, const Person& b) {
        return a.age < b.age; // 最大堆
    }
};

priority_queue, Compare> pq;

注意:在自定义比较结构体中,如果想让某个值“优先级更高”,需理解:返回 true 表示 a 的优先级低于 b,即 b 应该更靠近堆顶。例如使用 less 时,a < b 意味着 a 在 b 下面。

常见应用场景

std::priority_queue 常用于以下场景:

  • 堆排序:利用堆特性进行高效排序
  • Dijkstra 算法:取出距离最短的节点
  • Huffman :合并频率最小的两棵树
  • Top K 问题:维护前 K 个最大/最小值

例如求 Top K 最小元素,可以用最大堆维护 K 个元素:

priority_queue pq; // 最大堆
for (int x : nums) {
    if (pq.size() < k) {
        pq.push(x);
    } else if (x < pq.top()) {
        pq.pop();
        pq.push(x);
    }
}

基本上就这些。std::priority_queue 使用简单,配合自定义比较能应对大多数优先级调度需求,不需要手动维护堆结构,效率高且不易出错。

以上就是++如何使用std::priority_queue_c++优先队列容器使用详解的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!

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作者: nijia

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