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吉林省建设厅官方网站办事指南做包装盒效果图的网站

wzjs 2025/9/5 11:35:06

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一：需要模拟实现的函数

本博客暂实现以下内容

解释：本篇实现priority_queue的重点在于

①：向上/向下调整函数

优先级队列相较于普通的队列，其区别主要是在 push 和 pop 上，即需要在插入 / 删除数据的同时，增添调整的功能，已达到堆的效果

②：priority_queue是一个适配器类的体现

③：仿函数结合向上/向下调整函数，以达到不修改向上/向下调整函数内部即可分别实现大小堆

仿函数不太懂的先看这篇：仿函数 VS 函数指针实现回调 -CSDN博客

堆排序都不懂的先看这篇：堆排序 _7-3 堆排序-CSDN博客

向上/向下调整复杂度看这篇:向上or向下调整建堆的时间复杂度_向上调整法的时间复杂度-CSDN博客

二：代码

namespace bit
{//仿函数// less: 小于的比较template<class T>struct less{bool operator()(const T& x, const T& y) const{return x < y;}};//仿函数// greater: 大于的比较template<class T>struct greater{bool operator()(const T& x, const T& y) const{return x > y;}};template<class T, class Container = vector<T>, class Compare = less<T>>class priority_queue{public:// 构造函数1：构造空的优先级队列priority_queue(): _con(){}// 构造函数2：迭代器区间构造优先级队列template<class InputIterator>priority_queue(InputIterator first, InputIterator last): _con(first, last){int count = _con.size();int root = ((count - 2) / 2);for (; root >= 0; root--) {AdjustDown(root);}}// 向上调整算法 void AdjustUp(size_t child) {Compare cmpFunc;size_t father = (child - 1) / 2;while (child > 0){if (cmpFunc(_con[father], _con[child])) {swap(_con[father], _con[child]);child = father;father = (child - 1) / 2;}else{break;}}}// 向下调整算法 void AdjustDown(size_t father){Compare cmpFunc;size_t child = father * 2 + 1; // 默认认为左孩子大while (child < _con.size()){if (child + 1 < _con.size() && cmpFunc(_con[child], _con[child + 1])){child += 1;}if (cmpFunc(_con[father], _con[child])){swap(_con[father], _con[child]);father = child;child = father * 2 + 1;}else{break;}}}/* 入数据 */void push(const T& x){_con.push_back(x);AdjustUp(_con.size() - 1);}/* 出数据 */void pop(){assert(!_con.empty());swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);_con.pop_back();AdjustDown(0);}/* 返回堆顶数据 */const T& top(){return _con[0];}/* 返回大小 */size_t size(){return _con.size();}/* 判断是否为空 */bool empty(){return _con.empty();}private:Container _con;//一个容器类的对象};// 小于比较，搞大堆void test_priority_queue1(){priority_queue<int> pq;pq.push(2);pq.push(5);pq.push(1);pq.push(6);pq.push(8);pq.push(9);pq.push(3);while (!pq.empty()){cout << pq.top() << " ";pq.pop();}cout << endl;}// 大于比较，搞小堆void test_priority_queue2(){priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> pq;pq.push(2);pq.push(5);pq.push(1);pq.push(6);pq.push(8);pq.push(9);pq.push(3);while (!pq.empty()){cout << pq.top() << " ";pq.pop();}cout << endl;}
}int main(void)
{bit::test_priority_queue1();bit::test_priority_queue2();return 0;
}

运行结果：

三：代码解释

1. 仿函数（Functor）

仿函数是一个类，重载了 operator()，使得它的实例可以像函数一样被调用。代码中定义了两个仿函数：

less<T>：用于比较两个值的大小，返回 x < y 的结果。默认情况下，它用于构建大堆（堆顶元素最大）。

greater<T>：用于比较两个值的大小，返回 x > y 的结果。它用于构建小堆（堆顶元素最小）。

//仿函数// less: 小于的比较template<class T>struct less{bool operator()(const T& x, const T& y) const{return x < y;}};//仿函数// greater: 大于的比较template<class T>struct greater{bool operator()(const T& x, const T& y) const{return x > y;}};

2. 优先级队列类 `priority_queue`

你的 priority_queue 类是一个模板类，支持以下功能：

模板参数

T：队列中存储的元素类型。

Container：底层容器类型，默认是 std::vector<T>。

Compare：比较函数对象类型，默认是 less<T>（用于构建大堆）

template<class T, class Container = vector<T>, class Compare = less<T>>
class priority_queue {// ...
};

成员变量

_con：底层容器，用于存储堆中的元素。

注意：_cmpFunc并不算成员变量，他只是在调整函数中创建的临时对象，用于实现大于比较和小于比较

构造函数

默认构造函数：创建一个空的优先级队列。

范围构造函数：通过迭代器范围初始化队列，并调用 AdjustDown 构建堆。

提示：范围构造函数还能这样写：

template<class InputIterator>
priority_queue(InputIterator first, InputIterator last) : _con(first, last)
{int count = _con.size();int root = ((count - 2) >> 1);for (; root >= 0; root--) {AdjustDown(root);}
}

解释：

/ 2可以替换成 >> 1 ，因为对于正整数来说，右移一位（>> 1）和除以 2（/ 2）的结果是相同的。两者都是将数值除以 2 并向下取整。

堆调整算法

`AdjustUp`

AdjustUp作用：是将新插入的元素从底部逐步向上调整，直到整个堆重新满足堆的性质（大堆或小堆）。

AdjustUp代码解释：

2. 参数说明

child：当前需要调整的节点的索引（通常是新插入元素的索引）。

3. 核心逻辑

（1）计算父节点索引

在完全二叉树中，父节点和子节点的索引关系为：
- 父节点索引：father = (child - 1) / 2。
- 左孩子索引：child = father * 2 + 1。
- 右孩子索引：child = father * 2 + 2。
因此，father = (child - 1) / 2 用于计算当前节点的父节点索引。