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2025/10/4 21:54:53/
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仿函数
示例一#xff1a;
示例二 :
常见的仿函数
priority_queue简介
priority_queue的常用接口
priority_queue的模拟实现
基础接口
push()
堆的向上调整算法
堆的插入
pop()
堆的向下调整算法
堆的删除
priority_queue最终实现 仿函数 仿函数#xff…目录
仿函数
示例一
示例二 :
常见的仿函数
priority_queue简介
priority_queue的常用接口
priority_queue的模拟实现
基础接口
push()
堆的向上调整算法
堆的插入
pop()
堆的向下调整算法
堆的删除
priority_queue最终实现 仿函数 仿函数Functor是一个类/结构体其内部重载了operator()运算符使其可以像函数一样被调用 由于模版参数接收类型仿函数是一个类可以通过 类名/类名数据类型 传递给模版参数仿函数是一个类则其可以定义对象对象调用operator()完成控制作用 示例一
//带模版参数的仿函数
templateclass T
struct Greater
{//重载operator()bool operator()(const T x, const T y){return x y;}
};
void Func()
{int x 10;int y 20;//创建一个仿函数对象Greaterint Great;//通过对象调用仿函数cout Great(x, y) endl;//coutGreat.operator()(x,y)endl;//通过匿名对象调用仿函数cout Greaterint()(x, y) endl;
}
int main()
{Func();return 0;
} 示例二 :
//此模版参数接收数据类型
templateclass T
struct Greater
{//重载operator()称为仿函数/函数对象bool operator()(const T x, const T y){return x y;}
};
//此模版参数接收仿函数类型
templateclass compare
class A
{
public:void func(int a, int b){compare com;cout com(a, b) endl;//com(a,b)---com.operator()(a,b)---com为仿函数对象}
};int main()
{//A类中传递仿函数类型GreaterT--仿函数类中传递数据类型GreaterintAGreaterint aa1;aa1.func(10, 20);AGreaterintaa2;aa2.func(20, 10);return 0;
}具有相同功能的代码可以在不同的类中用到但是不好将功能相同的代码实现成某一个类的成员函数仿函数实现了一个简单的类将需要复用的代码实现在operator()重载函数中外部函数需要使用时只要用这个类实例化出一个对象就可以像使用函数一样来使用这个对象完成对应功能 常见的仿函数 template class T
struct less
{bool operator() (const T x, const T y) const {return xy;}
};
//std::lessT: 对于基本数据类型和自定义类型默认使用运算符进行比较; template class T
struct greater
{bool operator() (const T x, const T y) const {return xy;}
};
//std::greaterT: 对于基本数据类型和自定义类型默认使用运算符进行比较; 除了c标准库所提供的仿函数外可以自定义仿函数来实现自定义的元素比较规则自定义仿函数需要满足严格弱排序的要求即 比较关系必须是可传递的对于任意元素a、b和c如果a与b比较相等b与c比较相等则a与c比较也相等比较关系不能是部分顺序对于任意元素a和b它们不能同时大于、小于或等于彼此比较关系必须是可比较的比较关系的结果必须对所有元素定义明确的大小关系 priority_queue简介 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. 优先队列的底层数据结构为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 注意 由于优先队列底层数据结构为堆堆的删除是删除堆顶数据首先将堆顶数据与最后一个数据交换位置其次删除数组中最后一个元素所以容器中要求pop_back()由于优先队列底层数据结构为堆堆的插入是数组的尾元素的下一个位置插入数据然后利用向上调整算法调整为堆所以容器中要求push_back()默认情况下priority_queue使用std::less作为比较函数创建的是大堆如果需要按照从小到大的顺序排列可以使用std::greater作为比较函数创建的是小堆 堆的相关知识点回顾CSDN
priority_queue官方文档priority_queue - C Reference
priority_queue的常用接口 int main()
{//未给定仿函数比较方式,默认创建大根堆priority_queueint, vectorint pq;//尾插数据pq.push(1);pq.push(2);pq.push(6);pq.push(2);pq.push(3);cout size pq.size() endl;while (!pq.empty()){//取堆顶数据cout pq.top() ;//删除堆顶元素pq.pop();}cout endl;return 0;
}
运行结果 int main()
{//给定比较方式为greater,创建小根堆priority_queueint, vectorint,greaterint pq;//尾插数据pq.push(1);pq.push(2);pq.push(6);pq.push(2);pq.push(3);cout size pq.size() endl;while (!pq.empty()){//取堆顶数据cout pq.top() ;//删除堆顶元素pq.pop();}cout endl;return 0;
}
运行结果 priority_queue的模拟实现 基础接口
#include iostream
#include vector
templateclass T, class Container vectorT
class priority_queue
{
public://获取堆顶元素即数组首元素const T top(){return _con[0];}//获取堆的数据个数即容器中的数据个数size_t size(){return _con.size();}//检测堆是否为空即容器是否为空bool empty(){return _con.empty();}
private:Container _con;
};
push() 堆的存储结构为数组尾插时间复杂度O(1)首先将元素插入到数组的尾部其次利用堆的向上调整算法将数组调整为大根堆/小根堆 堆的向上调整算法 case 1: 当插入的数值M大于其父节点的值时仍然为小堆此时不做任何调整 case 2: 当插入的数值M小于其父节点的值时破坏了堆的逻辑结构向上调整为小堆 假设M5 向上调整的过程中只要出现待调整的孩子结点大于其父节点便可停止调整已经满足小堆的逻辑结构 //向上调整为小堆
void adjustup(size_t child)
{size_t parent (child - 1) / 2;while (child 0){if (_con[child] _con[parent]){//交换swap(_con[child], _con[parent]);//向上走child parent;parent (child - 1) / 2;}else{break;}}
}
//向上调整为大堆
void adjustup(size_t child)
{size_t parent (child - 1) / 2;while (child 0){if (_con[child] _con[parent]){//交换swap(_con[child], _con[parent]);//向上走child parent;parent (child - 1) / 2;}else{break;}}
}
堆的插入
void push(const T val)
{//插入数据_con.push_back(val);//从插入值为val的孩子结点的下标开始向上调整为小堆/大堆adjustup(_con.size()-1);
}
pop() 堆的删除是删除堆顶数据首先将堆顶元素与堆中最后一个元素交换其次删除堆中最后一个元素最后将堆顶元素利用向下调整算法调整到满足其逻辑结构为堆 注堆的向下调整算法的前提左右子树同为小堆/同为大堆 堆的向下调整算法 case 1左右子树皆为小堆向下调整为小堆 //向下调整为小堆
void adjustdown(size_t parent)
{size_t child 2 * parent 1;while (child _con.size()){//假设法求同一层孩子节点最小者if (child 1 _con.size() _con[child] _con[child 1]){child;}//逻辑关系不满足小堆交换调整if (_con[child] _con[parent]){swap(_con[child], _con[parent]);parent child;child 2 * parent 1;}else{break;}}
} case 2左右子树皆为大堆向下调整为大堆 //向下调整为大堆
void adjustdown(size_t parent)
{size_t child 2 * parent 1;while (child _con.size()){//假设法求同一层孩子节点最大者if (child 1 _con.size() _con[child] _con[child 1]){child;}//逻辑关系不满足大堆交换调整if (_con[child] _con[parent]){swap(_con[child], _con[parent]);parent child;child 2 * parent 1;}else{break;}}
}
堆的删除
void pop()
{//将堆顶元素与堆中最后一个元素交换swap(_con[0], _con[size() - 1]);//删除最后一个元素_con.pop_back();//将堆顶元素利用向下调整算法调整到满足其逻辑结构为堆adjustdown(0);
}
priority_queue最终实现 堆分为大根堆与小根堆向上调整算法/向下调整算法对于大根堆/小根堆的实现只有各别符号的差别外部使用优先队列priority_queue时只能在内部手动修改相应的符号来控制生成的是大堆/小堆对于使用者而言只能创建大堆/小堆两者只能实现一个故引入第三个模版参数传递仿函数类型指定比较方式此时使用者只需给定比较方式便可在大小堆之间自由切换 注意由于容器中一开始没有数据故不用建堆它是每插入一个数据调用向上调整法删除数据调用向下调整法不断地插入和删除并且使其保持堆的逻辑结构 #include iostream
#include vector
#include functional
using namespace std;
templateclass T, class Container vectorT, class Compare lessT
class priority_queue
{
public:bool empty() const{return _con.empty();}size_t size() const{return _con.size();}const T top() const{return _con[0];}T top(){return _con[0];}//向上调整算法void adjustup(size_t child){size_t parent (child - 1) / 2;while (child 0){//_con[parent]_con[child],父节点小于其孩子节点交换向上调整---大堆if (_cmp(_con[parent], _con[child])){swap(_con[parent], _con[child]);child parent;parent (child - 1) / 2;}else{break;}}}void push(const T val){_con.push_back(val);adjustup(_con.size() - 1);}//向下调整算法void adjustdown(size_t parent){size_t child parent * 2 1;while (child _con.size()){//child1 _con.size()保证右孩子结点存在//lessT _cmp --- _con[child]_con[child1]---child ---挑选大的孩子结点if (child 1 _con.size() _cmp(_con[child], _con[child 1])){child;}//_con[parent]_con[child],父节点小于其孩子结点,交换向下调整----大堆if (_cmp(_con[parent], _con[child])){swap(_con[parent], _con[child]);parent child;child parent * 2 1;}else{break;}}}void pop(){swap(_con[0], _con[_con.size()-1]);_con.pop_back();adjustdown(0);}
private:Container _con;Compare _cmp;//lessT _cmp;
}; 欢迎大家批评指正博主会持续输出优质内容谢谢大家观看码字画图不易希望大家给个一键三连支持~ 你的支持是我创作的不竭动力~
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