c++ priority_queue用法入门超详细教程

更新时间：2023年12月06日 11:14:52 作者：旧林墨烟

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,这篇文章主要介绍了c++ priority_queue用法入门超详细教程,需要的朋友可以参考下

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！！！

到此这篇关于c++ priority_queue用法入门超详细教程的文章就介绍到这了,更多相关c++ priority_queue用法内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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