C++如何使用priority_queue_C++优先队列容器与应用示例

priority_queue是C++ STL中基于堆的容器适配器,默认为最大堆,常用于任务调度、Dijkstra算法等场景。1. 基本用法:包含头文件,定义方式有priority_queue pq(最大堆)和priority_queue pq(最小堆),常用操作包括push、pop、top、empty和size。示例输出为30 20 10。2. 自定义比较:可通过重载operator

c++如何使用priority_queue_c++优先队列容器与应用示例

在C++中,priority_queue 是标准模板库(STL)提供的一个容器适配器,用于实现优先队列。它基于堆结构,默认情况下使用最大堆,即每次取出的元素是当前队列中最大的。它常用于需要按优先级处理数据的场景,比如任务调度、Dijkstra最短路径算法等。

1. priority_queue的基本用法

头文件: 使用 #include 即可引入 priority_queue。

定义方式:

priority_queue pq;:默认最大堆,顶部是最大值。priority_queue, greater> pq;:最小堆,顶部是最小值。

常用操作:

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pq.push(x):插入元素 x。pq.pop():移除顶部元素(不返回)。pq.top():获取顶部元素。pq.empty():判断是否为空。pq.size():返回元素个数。

示例代码:

#include #include 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 10return 0;

}

2. 自定义比较函数(结构体或类)

当需要处理自定义类型(如结构体)时,可以通过重载比较运算符或提供比较类来定义优先级规则。

方法一:重载 operator

struct Person {    string name;    int age;    Person(string n, int a) : name(n), age(a) {}
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(Person("Alice", 25));pq.push(Person("Bob", 30));cout

方法二:自定义比较结构体

struct CompareAge {    bool operator()(const Person& a, const Person& b) {        return a.age < b.age; // 最大堆    }};priority_queue<Person, vector, CompareAge> pq;

若想实现年龄小的优先,则改为:a.age > b.age,即可变为最小堆逻辑。

3. 实际应用示例:合并K个有序链表

LeetCode经典题:使用 priority_queue 维护每条链表当前最小节点,每次取出最小值节点加入结果链表。

#include struct ListNode {    int val;    ListNode *next;    ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}};

struct Compare {bool operator()(ListNode a, ListNode b) {return a->val > b->val; // 最小堆:值小的优先}};

ListNode mergeKLists(vector<ListNode>& lists) {priority_queue<ListNode, vector<ListNode>, Compare> pq;

for (ListNode* head : lists) {    if (head) pq.push(head);}ListNode dummy(0);ListNode* tail = &dummy;while (!pq.empty()) {    ListNode* node = pq.top(); pq.pop();    tail->next = node;    tail = tail->next;    if (node->next) pq.push(node->next);}return dummy.next;

}

该方法时间复杂度为 O(N log k),其中 N 是所有节点总数,k 是链表数量,效率较高。

4. 注意事项与常见问题

priority_queue 不支持遍历,只能访问 top 元素。修改已有元素会破坏堆结构,应避免。如果需要动态更新优先级,考虑使用 set 或手写堆。注意自定义比较函数的逻辑方向,greater 表示“更小的优先”,即最小堆。

基本上就这些。掌握 priority_queue 能显著简化很多算法设计,特别是在贪心和图算法中非常实用。熟悉其接口和自定义方式后,使用起来很高效。

以上就是C++如何使用priority_queue_C++优先队列容器与应用示例的详细内容,更多请关注创想鸟其它相关文章!

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