前言

在优先队列中，优先级高的元素先出队列，并非按照先进先出的要求，类似一个堆(heap)。其模板声明带有三个参数，priority_queue<Type, Container, Functional>, 其中Type为数据类型，Container为保存数据的容器，Functional为元素比较方式。Container必须是用数组实现的容器，比如 vector, deque. STL里面默认用的是vector. 比较方式默认用operator< , 所以如果把后面两个参数缺省的话，优先队列就是大顶堆，队头元素最大。

一、priority_queue的介绍和使用

1、priority_queue的介绍

优先级队列文档

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。
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)。
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。
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

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。
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。

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，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()	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

用法：

默认情况下，priority_queue是大堆。

#include <vector>
#include <queue>
#include <functional> // greater算法的头文件
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;// 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;
}

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_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;// 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;
}

二、priority_queue模拟实现

通过对priority_queue的底层结构就是堆，因此此处只需对对进行通用的封装即可。

priority_queue.h

namespace my_priority_queue
{//优先级队列//小于template<class T>struct less{bool operator()(const T& x, const T& y){return x < y;}};//大于template<class T>struct greater{bool operator()(const T& x, const T& y){return x > y;}};template<class T, class Container = std::vector<int>, class Compare = less<T>>class priority_queue{private://大堆 <  小堆 >void AdjustUp(int child){Compare comFunc;int parent = (child - 1) / 2;while (child > 0){//if (_con[patent] < _con[child])if (comFunc(_con[parent], _con[child])){std::swap(_con[parent], _con[child]);child = parent;parent = (child - 1) / 2;}else{break;}}}void AdjustDown(int parent){Compare comFunc;int child = parent * 2 + 1;//默认左孩子while (child < _con.size()){if (child + 1 < _con.size() && comFunc(_con[child], _con[child + 1])){++child;}if (comFunc(_con[parent], _con[child])){std::swap(_con[parent], _con[child]);parent = child;child = parent * 2 + 1;}else{break;}}}public:priority_queue(const Compare& comFunc = Compare()):_comFunc(comFunc){}template <class InputIterator>priority_queue(InputIterator first, InputIterator last, const Compare& comFunc = Compare()): _comFunc(comFunc){while (first != last){_con.push_back(*first);++first;}//建堆for (int i = (_con.size() - 1 - 1) / 2; i >= 0; --i){AdjustDown(i);}}void push(const T& x){_con.push_back(x);AdjustUp(_con.size() - 1);}void pop(){assert(!_con.empty());std::swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);_con.pop_back();AdjustDown(0);}const T& top(){return _con[0];}bool empty(){return _con.empty();}size_t size(){return _con.size();}private:Container _con;Compare _comFunc;};
}

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