自助建网站平台怎么收费,教育行业网站设计,东莞市赢网网络科技有限公司,网页设计免费下载文章目录 1、priority_queue1.1 priority_queue的介绍和使用1.2 priority_queue的使用模拟实现#xff1a; 2、容器适配器2.1 什么是适配器2.2 STL标准库中stack和queue的底层结构 3、deque3.1 deque的原理介绍3.2 deque的缺陷 4、为什么选择deque作为stack和queue的底层默认容… 文章目录 1、priority_queue1.1 priority_queue的介绍和使用1.2 priority_queue的使用模拟实现 2、容器适配器2.1 什么是适配器2.2 STL标准库中stack和queue的底层结构 3、deque3.1 deque的原理介绍3.2 deque的缺陷 4、为什么选择deque作为stack和queue的底层默认容器 1、priority_queue
1.1 priority_queue的介绍和使用
priority_queue文档介绍 翻译 1. 优先队列是一种容器适配器 根据严格的弱排序标准它的第一个元素总是它所包含的元素中最大的。 2. 此上下文类似于堆在堆中可以随时插入元素并且只能检索最大堆元素(优先队列中位于顶部的元素)。 3. 优先队列被实现为容器适配器容器适配器即将特定容器类封装作为其底层容器类queue提供一组特定的成员函数来访问其元素。元素从特定容器的“尾部”弹出其称为优先队列的顶部。 4. 底层容器可以是任何标准容器类模板也可以是其他特定设计的容器类。容器应该可以通过随机访问迭代器访问并支持以下操作 empty()检测容器是否为空 size()返回容器中有效元素个数 front()返回容器中第一个元素的引用 push_back()在容器尾部插入元素 pop_back()删除容器尾部元素 5. 标准容器类vector和deque满足这些需求。默认情况下如果没有为特定的priority_queue类实例化指定容器类则使用 vector。 6. 需要支持随机访问迭代器以便始终在内部保持堆结构。容器适配器通过在需要时自动调用算法函数make_heap、push_heap和pop_heap来自动完成此操作。 1.2 priority_queue的使用
优先级队列默认使用vector作为其底层存储数据的容器在vector上又使用了堆算法将vector中元素构造成堆的结构因此 priority_queue就是堆加粗样式 所有需要用到堆的位置都可以考虑使用priority_queue。注意 默认情况下priority_queue是大堆。
函数声明接口说明priority_queue()/priority_queue(first,last)构造一个空的优先级队列empty( )检测优先级队列是否为空是返回true否则返回falsetop( )返回优先级队列中最大(最小元素)即堆顶元素push()在优先级队列中插入元素xpop()删除优先级队列中最大(最小)元素即堆顶元素
注意 1、默认情况下priority_queue是大堆。
#include vector
#include queue
#include functional // greater算法的头文件int main()
{// 默认情况下创建的是大堆其底层按照小于号比较vectorint v{ 3,2,7,6,0,4,1,9,8,5 };priority_queueint q1;for (auto e : v) q1.push(e);while (!q1.empty()){cout q1.top() ;q1.pop();}cout endl;// 如果要创建小堆将第三个模板参数换成greater比较方式priority_queueint, vectorint, greaterint q2(v.begin(), v.end());while (!q2.empty()){cout q2.top() ;q2.pop();}cout endl;return 0;
}2、如果在priority_queue中放自定义类型的数据用户需要在自定义类型中提供 或者 的重载。
class Date
{
public:Date(int year 1900, int month 1, int day 1): _year(year), _month(month), _day(day){}bool operator(const Date d)const{return (_year d._year) ||(_year d._year _month d._month) ||(_year d._year _month d._month _day d._day);}bool operator(const Date d)const{return (_year d._year) ||(_year d._year _month d._month) ||(_year d._year _month d._month _day d._day);}friend ostream operator(ostream _cout, const Date d){_cout d._year - d._month - d._day;return _cout;}
private:int _year;int _month;int _day;
};void TestPriorityQueue()
{// 大堆需要用户在自定义类型中提供的重载priority_queueDate q1;q1.push(Date(2018, 10, 29));q1.push(Date(2018, 10, 28));q1.push(Date(2018, 10, 30));cout q1.top() endl;// 如果要创建小堆需要用户提供的重载priority_queueDate, vectorDate, greaterDate q2;q2.push(Date(2018, 10, 29));q2.push(Date(2018, 10, 28));q2.push(Date(2018, 10, 30));cout q2.top() endl;
}int main()
{TestPriorityQueue();return 0;
}模拟实现
我们刚已经了解到priority_queue就是堆并且默认是大堆底层容器封装的是vector因此我们模拟实现priority_queue也是比较简单的。
#includevector
#includefunctional
using namespace std;namespace lcx
{// 仿函数template class Tclass Less{public:bool operator()(const T x, const T y){return x y;}};template class Tclass Greater{public:bool operator()(const T x, const T y){return x y;}};template class T, class Container vectorT, class Compare GreaterTclass priority_queue{public:priority_queue(){}template class InputIteratorpriority_queue(InputIterator first, InputIterator last):_con(first, last){for (int i (_con.size() - 1 - 1) / 2; i 0; i--){adjust_down(i);}}bool empty() const{return _con.empty();}size_t size() const{return _con.size();}const T top() const{return _con[0];}void push(const T x){_con.push_back(x);adjust_up(_con.size() - 1);}void pop(){swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);_con.pop_back();adjust_down(0);}private:void adjust_up(int child){int parent (child - 1) / 2;while (child 0){//if (_con[child] _con[parent])if(comp(_con[child], _con[parent])){swap(_con[child], _con[parent]);child parent;parent (child - 1) / 2;}else break;}}void adjust_down(size_t parent){size_t child parent * 2 1;while (child _con.size()){//if (child 1 _con.size()// _con[child 1] _con[child])if(child 1 _con.size() comp(_con[child 1], _con[child])){child;}//if (_con[child] _con[parent])if (comp(_con[child], _con[parent])){swap(_con[child], _con[parent]);parent child;child parent * 2 1;}else break;}}private:Container _con;Compare comp;};
};这里如果还有对堆不熟悉的同学我们可以看看我的另外一篇文章专门讲解堆的C语言实现堆详细版本
2、容器适配器
2.1 什么是适配器
适配器是一种设计模式(设计模式是一套被反复使用的、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结)该种模式是将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口。
2.2 STL标准库中stack和queue的底层结构
虽然stack和queue中也可以存放元素但在STL中并没有将其划分在容器的行列而是将其称为容器适配器 这是因为stack和队列只是对其他容器的接口进行了包装STL中stack和queue默认使用deque比如
3、deque
3.1 deque的原理介绍 deque(双端队列)是一种双开口的连续空间的数据结构双开口的含义是可以在头尾两端进行插入和删除且时间复杂度为O(1)与vector比较头插效率高不需要搬移元素与list比较空间利用率比较高。 deque并不是真正连续的空间而是由一段段连续的小空间拼接而成的实际deque类似于一个动态的二维数组其底层结构如下图所示 双端队列底层是一段假象的连续空间实际是分段连续的为了维护其“整体连续”以及随机访问的假象落在了deque的迭代器身上因此deque的迭代器设计就比较复杂如下图所示 那deque是如何借助其迭代器维护其假想连续的结构呢
3.2 deque的缺陷
与vector比较deque的优势是头部插入和删除时**不需要搬移元素效率特别高而且在扩容时也不需要搬移大量的元素**因此其效率是必vector高的。 与list比较其底层是连续空间空间利用率比较高不需要存储额外字段。 deque有一个致命缺陷不适合遍历因为在遍历时deque的迭代器要频繁的去检测其是否移动到某段小空间的边界导致效率低下。 而序列式场景中可能需要经常遍历因此在实际中需要线性结构时大多数情况下优先考虑vector和listdeque的应用并不多而目前能看到的一个应用就是STL用其作为stack和queue的底层数据结构。
4、为什么选择deque作为stack和queue的底层默认容器
stack是一种后进先出的特殊线性数据结构因此只要具有push_back()和pop_back()操作的线性结构都可以作为stack的底层容器比如vector和list都可以 queue是先进先出的特殊线性数据结构只要具有push_back和pop_front操作的线性结构都可以作为queue的底层容器比如list。但是STL中对stack和queue默认选择deque作为其底层容器主要是因为 1. stack和queue不需要遍历(因此stack和queue没有迭代器)只需要在固定的一端或者两端进行操作。 2. 在stack中元素增长时deque比vector的效率高(扩容时不需要搬移大量数据)queue中的元素增长时deque不仅效率高而且内存使用率高。 结合了deque的优点而完美的避开了其缺陷。
