C++：queue与priority_queue的区别

queue的介绍

queue的文档介绍

翻译:

1. 队列是一种容器适配器，专门用于在FIFO上下文(先进先出)中操作，其中从容器一端插入元素，另一端提取元素。

2. 队列作为容器适配器实现，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。元素从队尾入队列，从队头出队列。

3. 底层容器可以是标准容器类模板之一，也可以是其他专门设计的容器类。该底层容器应至少支持以下操作:
   empty:检测队列是否为空
   size:返回队列中有效元素的个数
   front:返回队头元素的引用
   back:返回队尾元素的引用
   push_back:在队列尾部入队列
   pop_front:在队列头部出队列

4. 标准容器类deque和list满足了这些要求。默认情况下，如果没有为queue实例化指定容器类，则使用标准容器deque。

queue的使用

函数声明	接口说明
queue()	构造空的队列
empty()	检测队列是否为空，是返回true，否则返回false
size()	返回队列中有效元素的个数
front()	返回队头元素的引用
back()	返回队尾元素的引用
push()	在队尾将元素val入队列
pop()	将队头元素出队列

priority_queue的介绍

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。

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，所有需要用到堆的位置，都可以考虑使用priority_queue。

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 false
top( )	返回优先级队列中最大(最小元素)，即堆顶元素
push(x)	在优先级队列中插入元素x
pop()	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。

演示代码：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <queue>
#include <functional> // greater算法的头文件
using namespace std;

void TestPriorityQueue()
{
    // 默认情况下，创建的是大堆，其底层按照小于号比较 
    vector<int> v{3,2,7,6,0,4,1,9,8,5}; 
    priority_queue<int> q1;
    for (auto& e : v)
        q1.push(e);
    cout << q1.top() << endl;   // 9
    // 如果要创建小堆，将第三个模板参数换成greater比较方式
    priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> q2(v.begin(), v.end()); 
    cout << q2.top() << endl;   // 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
{
    int _year;
    int _month;
    int _day;
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;
    } 
};

void TestPriorityQueue()
{
    // 大堆，需要用户在自定义类型中提供<的重载 
    priority_queue<Date> q1; 
    q1.push(Date(2018, 10, 29)); 
    q1.push(Date(2018, 10, 28)); 
    q1.push(Date(2018, 10, 30));
    cout << q1.top() << endl;   // 2018, 10, 30
    
    // 如果要创建小堆，需要用户提供>的重载 
    priority_queue<Date, vector<Date>, greater<Date>> q2; 
    q2.push(Date(2018, 10, 29));
    q2.push(Date(2018, 10, 28));
    q2.push(Date(2018, 10, 30));
    cout << q2.top() << endl;   // 2018, 10, 28
}

3. 有些情况下，用户可能需要提供比较器规则

class Less
{
public:
    bool operator()(const Date* pLeft, const Date* pRight)
    {
        return *pLeft < *pRight;
    }
};

void TestPriorityQueue()
{
    // 自己定制比较的规则
    priority_queue<Date*, vector<Date*>, Less> q; 
    q.push(&Date(2018, 10, 29)); 
    q.push(&Date(2018, 10, 28)); 
    q.push(&Date(2018, 10, 30));
    cout << *q.top() << endl;   // 2018, 10, 30
}