c++ priority_queue用法 入门必看 超详细

1、priority_queue的作用

priority_queue即优先级队列，它的使用场景很多，它底层是用大小根堆实现的，可以用log(n)的时间动态地维护数据的有序性。适用于许多场景，比如简化哈夫曼树算法、dijkstra算法等等

priority_queue是不允许随机访问，只能访问队列首部的元素，也只能对首部元素进行出队，下面进行学习它的基本用法

2、priority_queue的定义

头文件

#include<queue>

基本定义方法：

基本定义默认是使用大顶堆的，即队首总是最大的元素

priority_queue<储存的类型> 容器名
如：

priority_queue<int> q;//储存int型数据 
priority_queue<double> q;//储存double型数据 
priority_queue<string> q;//储存string型数据 
priority_queue<结构体名> q;//储存结构体或者类 

快速切换大小顶堆定义：

less<储存的数据类型> 即使用大顶堆
greater<储存的数据类型> 即是用小顶堆

priority_queue<储存的类型,vector<储存的类型>,顶堆的类型> 容器名
如：

使用大顶堆的队列：

priority_queue<int,vector<int>,less<int>> q;//储存int型数据 
priority_queue<double,vector<double>,less<double>> q;//储存double型数据 
priority_queue<string,vector<string>,less<string>> q;//储存string型数据 
priority_queue<结构体名,vector<结构体名>,less<结构体名>> q;//储存结构体或者类 

使用小顶堆的队列：

priority_queue<int,vector<int>,greater<int>> q;//储存int型数据
priority_queue<double,vector<double>,greater<double>> q;//储存double型数据
priority_queue<string,vector<string>,greater<string>> q;//储存string型数据
priority_queue<结构体名,vector<结构体名>,greater<结构体名>> q;//储存结构体或者类 

使用结构体重载运算符定义：

新建一个结构体，通过重载运算符改变顶堆的排序，这里是拓展用法，也是必学用法，因为自己写的结构体是没有比较大小功能的，当然也可以在原本的结构体里面重载运算符

priority_queue<int,vector<int>,cmp> q;//储存int型数据 
priority_queue<double,vector<double>,cmp> q;//储存double型数据 
priority_queue<string,vector<string>,cmp> q;//储存string型数据
priority_queue<结构体名,vector<结构体名>,cmp> q;//储存结构体或者类 

3、priority_queue的成员函数

empty() 如果优先队列为空，则返回真 
pop() 删除第一个元素 
push() 加入一个元素 
size() 返回优先队列中拥有的元素的个数 
top() 返回优先队列中有最高优先级的元素 

4、priority_queue的基本用法

普通数据类型的使用方法：

示例代码：

#include<iostream>//c++标准头文件，可以使用cout,cin等标准库函数 
#include<queue>//使用priority_queue时需要的头文件 
using namespace std;//命名空间，防止重名给程序带来各种隐患，使用cin,cout,stack,map,set,vector,queue时都要使用
int main(){
	 priority_queue<int> q1;//定义一个默认大顶堆的优先级队列q1，即队首元素总是最大值 
//	 priority_queue<int,vector<int>,less<int>> q1; //这样显示定义大顶堆也是可以的 
	 cout<<"定义默认大顶堆q1: priority_queue<int> q1"<<endl;
	 q1.push(10);//添加一个元素10 
	 q1.push(5);//添加一个元素5
	 q1.push(7);//添加一个元素7 
	 cout<<"按顺序插入10、5、7这三个数据，目前优先级队列中的元素：10 5 7"<<endl; 
	 cout<<"q1.size()="<<q1.size()<<endl;//查看目前队列中元素个数 
	 cout<<"q1.empty()="<<q1.empty()<<endl;//查看目前队列是否为空，1即为空，0即非空 
	 cout<<"q1.top()="<<q1.top()<<endl;//查看目前队列首部元素
	 cout<<endl;
	 
	 q1.pop(); 
	 cout<<"q1.pop()后，目前优先级队列中的元素：5 7"<<endl; 
	 cout<<"q1.size()="<<q1.size()<<endl;
	 cout<<"q1.empty()="<<q1.empty()<<endl;
	 cout<<"q1.top()="<<q1.top()<<endl;
	 cout<<endl;
	 
	 q1.pop(); 
	 cout<<"q1.pop()后，目前优先级队列中的元素：5"<<endl; 
	 cout<<"q1.size()="<<q1.size()<<endl;
	 cout<<"q1.empty()="<<q1.empty()<<endl;
	 cout<<"q1.top()="<<q1.top()<<endl;
	 cout<<endl;
	 
	 q1.pop(); 
	 cout<<"q1.pop()后，目前优先级队列是空的"<<endl; 
	 cout<<"q1.size()="<<q1.size()<<endl;
	 cout<<"q1.empty()="<<q1.empty()<<endl;
	 cout<<"队列为空时不允许使用q1.top()查看队首元素"<<endl;
	 
	 cout<<endl<<endl;
	 
	 
	 
	 
	 priority_queue<int,vector<int>,greater<int>> q2; //定义一个小顶堆的优先级队列q2，即队首元素总是最小值 
	 
	 cout<<"定义小顶堆q2: priority_queue<int,vector<int>,greater<int>> q2"<<endl;
	 q2.push(10);//添加一个元素10 
	 q2.push(5);//添加一个元素5
	 q2.push(7);//添加一个元素7 
	 cout<<"按顺序插入10、5、7这三个数据，目前优先级队列中的元素：10 5 7"<<endl; 
	 cout<<"q2.size()="<<q2.size()<<endl;//查看目前队列中元素个数 
	 cout<<"q2.empty()="<<q2.empty()<<endl;//查看目前队列是否为空，1即为空，0即非空 
	 cout<<"q2.top()="<<q2.top()<<endl;//查看目前队列首部元素
	 cout<<endl;
	 
	 q2.pop(); 
	 cout<<"q2.pop()后，目前优先级队列中的元素：10 7"<<endl; 
	 cout<<"q2.size()="<<q2.size()<<endl;
	 cout<<"q2.empty()="<<q2.empty()<<endl;
	 cout<<"q2.top()="<<q2.top()<<endl;
	 cout<<endl;
	 
	 q2.pop(); 
	 cout<<"q2.pop()后，目前优先级队列中的元素：10"<<endl; 
	 cout<<"q2.size()="<<q2.size()<<endl;
	 cout<<"q2.empty()="<<q2.empty()<<endl;
	 cout<<"q2.top()="<<q2.top()<<endl;
	 cout<<endl;
	 
	 q2.pop(); 
	 cout<<"q2.pop()后，目前优先级队列是空的"<<endl; 
	 cout<<"q2.size()="<<q2.size()<<endl;
	 cout<<"q2.empty()="<<q2.empty()<<endl;
	 cout<<"队列为空时不允许使用q1.top()查看队首元素"<<endl;
	 
}

运行结果：

定义默认大顶堆q1: priority_queue<int> q1
按顺序插入10、5、7这三个数据，目前优先级队列中的元素：10 5 7
q1.size()=3
q1.empty()=0
q1.top()=10

q1.pop()后，目前优先级队列中的元素：5 7
q1.size()=2
q1.empty()=0
q1.top()=7

q1.pop()后，目前优先级队列中的元素：5
q1.size()=1
q1.empty()=0
q1.top()=5

q1.pop()后，目前优先级队列是空的
q1.size()=0
q1.empty()=1
队列为空时不允许使用q1.top()查看队首元素


定义小顶堆q2: priority_queue<int,vector<int>,greater<int>> q2
按顺序插入10、5、7这三个数据，目前优先级队列中的元素：10 5 7
q2.size()=3
q2.empty()=0
q2.top()=5

q2.pop()后，目前优先级队列中的元素：10 7
q2.size()=2
q2.empty()=0
q2.top()=7

q2.pop()后，目前优先级队列中的元素：10
q2.size()=1
q2.empty()=0
q2.top()=10

q2.pop()后，目前优先级队列是空的
q2.size()=0
q2.empty()=1
队列为空时不允许使用q1.top()查看队首元素

结构体类型的使用方法

方法一、函数里重载运算符

由于结构体默认是没有比较大小的功能的，所以也就不能直接使用优先级队列，需要重载运行符大于号和小于号，然后使用less<>和greater<>切换大小顶堆

示例代码：

#include<iostream>//c++标准头文件，可以使用cout,cin等标准库函数 
#include<queue>//使用priority_queue时需要的头文件 
using namespace std;//命名空间，防止重名给程序带来各种隐患，使用cin,cout,stack,map,set,vector,queue时都要使用
struct test{//定义一个结构体test 
	int val;
	test(int v){//构造函数 
		this->val=v;
	}
	bool operator > (const test t)const{//重载运算符> 
		return val>t.val;
	}
	bool operator < (const test t)const{//重载运算符
		return val<t.val;
	}
};
int main(){
	priority_queue<test,vector<test>,less<test>> q1;//定义一个大顶堆q1 
	cout<<"定义一个大根堆q1: priority_queue<test,vector<test>,less<test>> q1"<<endl; 
	q1.push(test(10));//向队列中添加一个test，val的值为10 
	q1.push(test(5));//向队列中添加一个test，val的值为5
	q1.push(test(7));//向队列中添加一个test，val的值为7
	cout<<"按顺序添加val的值为10、5、7的test,目前队列的元素：test(10) test(5) test(7)" <<endl; 
	cout<<"q1.top().val="<<q1.top().val<<endl;
	cout<<endl; 
	
	
	q1.pop();
	cout<<"q1.pop()后，目前队列的元素：test(5) test(7)"<<endl; 
	cout<<"q1.top().val="<<q1.top().val<<endl;
	cout<<endl; 
	
	
	q1.pop();
	cout<<"q1.pop()后，目前队列的元素：test(5)"<<endl; 
	cout<<"q1.top().val="<<q1.top().val<<endl;
	cout<<endl; 
	
	q1.pop();
	cout<<"q1.pop()后，目前队列是空的"<<endl; 
	cout<<"目前队列是空的，不能使用q1.top()查询队首元素"<<endl;
	cout<<endl<<endl; 
	
	
	
	priority_queue<test,vector<test>,greater<test>> q2;//定义一个大顶堆q1 
	cout<<"定义一个小根堆q2: priority_queue<test,vector<test>,greate<test>> q2"<<endl; 
	q2.push(test(10));//向队列中添加一个test，val的值为10 
	q2.push(test(5));//向队列中添加一个test，val的值为5
	q2.push(test(7));//向队列中添加一个test，val的值为7
	cout<<"按顺序添加val的值为10、5、7的test,目前队列的元素：test(10) test(5) test(7)" <<endl; 
	cout<<"q2.top().val="<<q2.top().val<<endl;
	cout<<endl; 
	
	
	q2.pop();
	cout<<"q2.pop()后，目前队列的元素：test(10) test(7)"<<endl; 
	cout<<"q2.top().val="<<q2.top().val<<endl;
	cout<<endl; 
	
	
	q2.pop();
	cout<<"q2.pop()后，目前队列的元素：test(10)"<<endl; 
	cout<<"q2.top().val="<<q2.top().val<<endl;
	cout<<endl; 
	
	q2.pop();
	cout<<"q1.pop()后，目前队列是空的"<<endl; 
	cout<<"目前队列是空的，不能使用q2.top()查询队首元素"<<endl;
	
	
}

运行结果：

#include<iostream>//c++标准头文件，可以使用cout,cin等标准库函数 
#include<queue>//使用priority_queue时需要的头文件 
using namespace std;//命名空间，防止重名给程序带来各种隐患，使用cin,cout,stack,map,set,vector,queue时都要使用
struct test{//定义一个结构体test 
	int val;
	test(int v){//构造函数 
		this->val=v;
	}
	bool operator > (const test t)const{//重载运算符> 
		return val>t.val;
	}
	bool operator < (const test t)const{//重载运算符
		return val<t.val;
	}
};
int main(){
	priority_queue<test,vector<test>,less<test>> q1;//定义一个大顶堆q1 
	cout<<"定义一个大根堆q1: priority_queue<test,vector<test>,less<test>> q1"<<endl; 
	q1.push(test(10));//向队列中添加一个test，val的值为10 
	q1.push(test(5));//向队列中添加一个test，val的值为5
	q1.push(test(7));//向队列中添加一个test，val的值为7
	cout<<"按顺序添加val的值为10、5、7的test,目前队列的元素：test(10) test(5) test(7)" <<endl; 
	cout<<"q1.top().val="<<q1.top().val<<endl;
	cout<<endl; 
	
	
	q1.pop();
	cout<<"q1.pop()后，目前队列的元素：test(5) test(7)"<<endl; 
	cout<<"q1.top().val="<<q1.top().val<<endl;
	cout<<endl; 
	
	
	q1.pop();
	cout<<"q1.pop()后，目前队列的元素：test(5)"<<endl; 
	cout<<"q1.top().val="<<q1.top().val<<endl;
	cout<<endl; 
	
	q1.pop();
	cout<<"q1.pop()后，目前队列是空的"<<endl; 
	cout<<"目前队列是空的，不能使用q1.top()查询队首元素"<<endl;
	cout<<endl<<endl; 
	
	
	
	priority_queue<test,vector<test>,greater<test>> q2;//定义一个大顶堆q1 
	cout<<"定义一个小根堆q2: priority_queue<test,vector<test>,greate<test>> q2"<<endl; 
	q2.push(test(10));//向队列中添加一个test，val的值为10 
	q2.push(test(5));//向队列中添加一个test，val的值为5
	q2.push(test(7));//向队列中添加一个test，val的值为7
	cout<<"按顺序添加val的值为10、5、7的test,目前队列的元素：test(10) test(5) test(7)" <<endl; 
	cout<<"q2.top().val="<<q2.top().val<<endl;
	cout<<endl; 
	
	
	q2.pop();
	cout<<"q2.pop()后，目前队列的元素：test(10) test(7)"<<endl; 
	cout<<"q2.top().val="<<q2.top().val<<endl;
	cout<<endl; 
	
	
	q2.pop();
	cout<<"q2.pop()后，目前队列的元素：test(10)"<<endl; 
	cout<<"q2.top().val="<<q2.top().val<<endl;
	cout<<endl; 
	
	q2.pop();
	cout<<"q1.pop()后，目前队列是空的"<<endl; 
	cout<<"目前队列是空的，不能使用q2.top()查询队首元素"<<endl;
	
	
}

方法二、自定义结构体重载括号运算符

很多时候，我们不应该重载结构体的运算符。像数据结构vector，它有它的基本运算方法，我们不应该重载它的运算符。
此时，我们就应该自定义结构体替代less<>和greater<>,通过重载括号符就可以更改比较规则

示例代码：

#include<iostream>//c++标准头文件，可以使用cout,cin等标准库函数 
#include<queue>//使用priority_queue时需要的头文件 
using namespace std;//命名空间，防止重名给程序带来各种隐患，使用cin,cout,stack,map,set,vector,queue时都要使用
struct test{//定义一个结构体test 
	int val;
	test(int v){//构造函数 
		this->val=v;
	}
//	下面是基本的运算方法，我们不能随意更改它 
	bool operator > (const test t)const{//重载运算符
		return val>t.val;
	}
	bool operator < (const test t)const{//重载运算符
		return val<t.val;
	}
};

struct cmp{
	bool operator () (const test t1,const test t2)const{//重载括号运算符
		return t1.val<t2.val;//小于号是大根堆，大于号是小根堆 
	}
};
int main(){
	priority_queue<test,vector<test>,cmp> q;//自定义一个优先级队列q 
	cout<<"自定义一个优先级队列q: priority_queue<test,vector<test>,cmp> q"<<endl; 
	q.push(test(10));//向队列中添加一个test，val的值为10 
	q.push(test(5));//向队列中添加一个test，val的值为5
	q.push(test(7));//向队列中添加一个test，val的值为7
	cout<<"q.top().val="<<q.top().val<<endl;
	cout<<endl; 
	
	
	q.pop();
	cout<<"q.top().val="<<q.top().val<<endl;
	cout<<endl; 
	
	q.pop();
	cout<<"q.top().val="<<q.top().val<<endl;
	cout<<endl; 
	
	q.pop();
	cout<<"目前队列是空的，不能使用q.top()查询队首元素"<<endl;
	
	
}

运行结果：

自定义一个优先级队列q: priority_queue<test,vector<test>,cmp> q
q.top().val=10

q.top().val=7

q.top().val=5

目前队列是空的，不能使用q.top()查询队首元素

把括号运算符里的小于号改为大于号就是小顶堆了

自定义一个优先级队列q: priority_queue<test,vector<test>,cmp> q
q.top().val=5

q.top().val=7

q.top().val=10

目前队列是空的，不能使用q.top()查询队首元素

至此，优先级队列的基本用法就学完啦

是不是很简单呢？

刚接触肯定会觉得难，多些做题多些用，熟悉了就容易了，兄弟萌，加油！！！

文章尚有不足，欢迎大牛们指正

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