优先级队列的简单实现及STL举例应用

优先级队列是堆的一个很常见的应用，在一些算法（如最小生成树算法）中会用到。可以用最大堆（ 最大优先级队列 ）或最小堆（ 最小优先级队列 ）进行实现。

作为队列的一种，优先级队列首先要有出队、入队、取队首、判空等基本操作，所不同的是出队、入队会改变堆中元素的顺序。

0. 调整堆的顺序（最大堆）

template<class T>void heapify(T *array, const int length, int i) {                       

    if (i < length) {                                                                     

        int parent_idx = i;                                                               

        int parent_val = array[parent_idx];                                               

        int child =2 * i + 1;                                                            

        while (child < length) {                                                          

            if (child + 1 < length && array[child] < array[child+1])                      

                child ++;                                                                 

            if (parent_val < array[child]) {                                             

                array[parent_idx] = array[child];                                         

                parent_idx = child;                                                       

                child = 2 * p +1;                                                        

            } else                                                                        

                break;                                                                    

        }                                                                                 

        array[parent_idx] = parent_val;                                                   

        //此时子树已经迭代完成，孩子中没有更大的了，不会上移，parent_val也不会下移了      

    }                                                                                     

};                                                                                        

  

1.入队

入队前，队列已经是一个堆了，所以入队的时候，只需要将它与parent比较，使它和parent的关系满足堆的性质。

template<class T>

void PriorityQueue<T>::enQueue(T *ele) {

   if (heap_size + 1> max_size) { //堆已满，需重新分配

        T *old_heap = heap;

        heap = new T[max_size * 2]; 

        for (int i = 0; i < heap_size; i++)

            heap[i] = old_heap[i];

        delete old_heap;

        old_heap = NULL;

   }   

   heap[heap_size] = *ele;

   int curr_idx = heap_size;

   int par_idx = parent(heap_size);

   ++ heap_size;

   while (par_idx >= 0 && heap[curr_idx] > heap[par_idx]) {

        T tmp = heap[curr_idx];

        heap[par_idx] = tmp;

        curr_idx = par_idx;

        par_idx = parent(curr_idx);

   }    

}

2. 出队

出队操作和堆排序进行的操作几乎完全相同。堆排序每次迭代都是将第一个元素与最后一个元素 对调 ，然后将堆大小减一，最后调用heapify保持堆的性质。而出队操作是将最后一个元素 赋值 给第一个元素，堆大小减一，调用heapify保持堆的性质。

template<class T>

void PriorityQueue<T>::deQueue(T * ele) {

    heap[0] = heap[heap_size - 1]; 

    -- heap_size;

    heapify(heap, heap_size, 0); 

}

3. STL中的优先级队列适配器

#include <iostream> #include <queue> using namespace std; template <class T> class Element { public: Element(int p, T a) {priority = p; data = a;} inline friend bool operator < (const Element<T> &a, const Element<T> &b) { return a.priority < b.priority? true: false; } void PrintData() { cout << data << "(pri: " << priority << ")"; } private: int priority; T data; }; int main() { cout << "Hello World" << endl; priority_queue<Element<int> > pque; pque.push(Element<int>(1, 20)); pque.push(Element<int>(3, 30)); pque.push(Element<int>(2, 40)); pque.push(Element<int>(3, 50)); pque.push(Element<int>(3, 10)); int size = (int)pque.size(); cout << "size: " << size << endl; for (int i = 0; i < size; i++) { pque.top().PrintData(); pque.pop(); } cout << endl << "size: " << pque.size() << endl; return 0; }