C++优先队列(priority_queue)详解

优先队列(priority_queue)，底层的数据结构为堆(heap)，以此保证队首元素一定是当前队列所有元素中优先级最高的。我们也可以随时往优先队里面加入(push)元素，其队首元素依然为优先级最高的。

一、定义

头文件：#include<queue>

定义的写法与其他STL容器相同，Type可以是任意的基本数据类型或是容器，Container是容器类型（这里必须是用数组实现的容器，例如vector,deque，但是不能使用list，STL里默认是vector），Functional是比较方式（升序队列：大顶堆；降序队列：小顶堆）：

priority_queue<Type,Container,Functional> name;

二、优先队列内元素访问

普通队列是先进先出的数据结构，元素在队尾添加，在队头删除。

在优先队列中，当访问元素时，元素被赋以优先级，优先级高的元素先删除，先出队。

优先队列与普通队列的不同在于我们可以定义队列内元素的优先级，通过优先级控制出队顺序。优先队列没有front()函数和back()函数，只能通过top()函数来访问队首元素（即堆顶元素）：

#include<iostream>
#include<queue>
using namespace std;
int main()
{
    priority_queue<int> pot;
    pot.push(2);
    pot.push(6);
    pot.push(3);
    cout << pot.top() << endl;
    return 0;
}

输出结果：6

三、优先队列常用函数

与队列基本操作大致相同：

push() 插入元素到队尾并排序，时间复杂度为O(logN)
top() 访问队首元素，时间复杂度为O(1)，使用前应先判断优先队列是否为空
pop 弹出队首元素，时间复杂度为O(logN)，使用前应先判断优先队列是否为空
empty() 判断队列是否为空，时间复杂度为O(1)
size() 返回队内元素个数，时间复杂度为O(1)
emplace() 原地构造一个元素并插入队列
swap() 交换内容

#include<iostream>
#include<queue>
using namespace std;
int main()
{
    priority_queue<int> dsp;
    //判断优先队列是否为空
    cout << dsp.empty() << endl;
    dsp.push(2);
    dsp.push(4);
    dsp.push(1);
    dsp.push(5);
    //输出队首元素
    cout << dsp.top() << endl;
    //弹出队首元素，再输出队顶元素
    dsp.pop();
    cout << dsp.top() << endl;
    //输出优先队列元素个数
    cout << dsp.size() << endl;
}

输出结果：

四、优先队列内元素的优先级

像int、double、char等基本数据类型，他们的优先级一般就是数字较大的优先级较高（如果是char型的就是根据字典序大小）：

priority_queue<int> dsp;
priority_queue<int, vector<int>, less<int> > dsp;
priority_queue<int, vector<int>, greater<int> > dsp;

第一种即常见的定义方法，后面两种中多了两个参数，vector<>是用来承载底层堆结构的容器；less<>和greater<>则是第一个参数的比较类，分别表示数字越大优先级越大（大顶堆）、数字越小优先级越高（小顶堆）。