【C++】C++ STL探索：Priority Queue与仿函数的深入解析 这篇文章将深入探讨优先队列的工作原理，并详细讲解仿函数在其优化过程中的应用。

这篇文章将深入探讨优先队列的工作原理，并详细讲解仿函数在其优化过程中的应用。

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一、优先级队列

1.1 优先级队列介绍

[优先级队列文档介绍](priority_queue - C++ Reference (cplusplus.com))

1. 优先队列是一个容器适配器，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. 优先级队列已经不能称为队列，不符合FIFO特性拉
4. 优先队列被实现为容器适配器，容器适配器即将特定的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
5. 底层容器可以是任何标准容器类模板，也可以是特定设计的容器类，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

6. 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

7. 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_head,push_heap和pop_heap来自动完成此操作。

1.2 优先级队列使用

优先级队列属于容器适配器，并跟堆具有是否相似的结构与功能，这里可以看成堆。由于堆是通过完全二叉树进行搭建，优先级队列默认使用vector作为其底层存储数据的容器，调用库中priority_queue类使用头文件

默认情况下priority_queue是大堆

#pragma once
#include 
#include 
namespace bit
{
	template
	class Less
	{
	public:
	bool operator()(const T& x, const T& y)
	{
	return x < y;
	}
	};
	template
	class Greater
	{
	public:
	bool operator()(const T& x, const T& y)
	{
	return x > y;
	}
	};
	template
	class priority_queue
	{
	public:
	void push(const T& x)
	{
	_con.push_back(x);
	adjust_up(_con.size()-1);
	}
	void adjust_up(size_t child)
	{
	size_t parent = (child - 1) / 2;
	while (child > 0)
	{
	if (_con[parent] < _con[child])
	{
	std::swap(_con[child], _con[parent]);
	child = parent;
	parent = (child - 1) / 2;
	}
	else
	break;
	}
	}
	void pop()
	{
	std::swap(_con[0], _con[_con.size()-1]);
	_con.pop_back();
	adjust_down(0);
	}
	void adjust_down(size_t parent)
	{
	size_t child = parent * 2 + 1;
	while (child < _con.size())
	{
	if (child + 1 < _con.size() & _con[child] < _con[child + 1]) child++;
	if (_con[parent] < _con[child])
	{
	std::swap(_con[child], _con[parent]);
	parent = child;
	child = parent * 2 + 1;
	}
	else
	break;
	}
	}
	
	const T& top()
	{
	return _con[0];
	}
	size_t size()
	{
	return _con.size();
	}
	bool empty()
	{
	return _con.empty();
	}
	private:
	Containor _con;
	};
	void test()
	{
	priority_queue pq;
	pq.push(3);
	pq.push(2);
	pq.push(2);
	pq.push(110);
	while (!pq.empty())
	{
	cout 

以上就是建堆的逻辑，但是如果需要建小堆，需要去内部修改大于小于号，显得有些繁琐。对此引用了一个类模板适应不同类型，对operator()函数进行运算符重载，作为控制比较逻辑，其中在外部进行开关的控制。

问题:

• 如果需要比较的逻辑，C语言中的sqort函数不行吗？

答:

• C++不喜欢使用qsort函数，参数部分的函数指针显得很麻烦，C++喜欢使用类模板中的仿函数。

1.3 小补充:priority_queue类提供的仿函数

关于仿函数，库中已经实现好了greater和less仿函数可以直接使用，priority_queue默认使用的是less建大堆

二、仿函数

2.1 仿函数概念

仿函数是通过类中运算符重载()实现特定的功能，通过使用匿名对象使用，它的对象可以想函数一样去使用，使得很难区分是调用函数还是调用匿名对象

Less lessfunc;
cout 

这里推荐使用第二种和第三种，为了提高代码的可读性，第一种写法可能会引起歧义。

2.2 仿函数访问限定符

template
 class Less
 {
 public:
 bool operator()(const T& x, const T& y)
 {
 return x < y;
 }
 };
template
 class Greater
 {
 public:
 bool operator()(const T& x, const T& y)
 {
 return x > y;
 }
 };

仿函数中数据是需要公开使用，对于可以通过strcut或将class访问权限设置为public。仿函数/函数对象可以像函数一样去使用，**但是本质是类调用运算符重载。**那么为什么这么麻烦呢？直接写个函数不就行吗？还仿函数，听起来很牛逼哄哄呀！

2.3 仿函数相较于普通函数优势

虽然普通函数在大多数情况下足够，但仿函数提供了更强大的功能和灵活性。

仿函数的优势

• 仿函数是模板编程的重要组成部分，可以与模板一起使用，实现泛型编程的目的。
• 将逻辑和数据封装在一个类中，并且可以轻松调整或扩展仿函数的行为，而不需要改变其调用接口
• 仿函数可以将复杂逻辑和数据封装在类对象中，使得代码更加模块化和可维护，重点体现在封装。
• 仿函数可以有成员变量，在不同的调用之间保持状态。
• 每个仿函数都有不同的类去封装，也可以更好适应泛型编程，灵活地去调整

通过一个类来控制这里的比较逻辑，并且内置类型与自定义类型都支持这种做法。

2.4 当T为指针类型

class Date
{
public:
	friend ostream& operator d._month) ||
	(_year == d._year && _month == d._month && _day > d._day);

int main()
{
	priority_queue pqptr;
	pqptr.push(new Date(2024, 4, 14));
	pqptr.push(new Date(2024, 4, 11));
	pqptr.push(new Date(2024, 4, 15));
	while (!pqptr.empty())
	{
	cout 

结果说明：正如图中问题，多次运行出现的结果是不同的，导致这种情况的原因是因为地址的大小new出来是随机的，这里如果是单纯的比较大小，只是比较地址编号的大小，而不是比较日期的大小。这里没有对*进行重载，对此需要单独写。

解决措施：

class GteaterDate
{
 public:
 bool operator()(const Date* p1, const Date* p2)
 {
 return *p1 > *p2;
 }
};

在类名实现比较指针的可调用函数对象（仿函数控制比较逻辑，控制任何比较）在优先级队列参数部分传递。

2.5 仿函数解决实际问题

场景如下:

假如我这里有一堆商品，我需要某个商品的排序，但是这里对于实际中需要排序的类型不止一种，那么如果需要看不同类型的排序，就需要修改，如何破局只有大于或者小于，但是总不能说"请稍等，程序员正在改代码"吧！对此需要使用仿函数的配合，模板帮我们控制的是类型不同的类型。

struct Goods
{
 string _name; // 名字
 double _price; // 价格
 int _evaluate; // 评价
 Goods(const char* str, double price, int evaluate)
 :_name(str)
 , _price(price)
 , _evaluate(evaluate)
 {}
};
struct ComparePriceLess
{
 bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr)
 {
 return gl._price < gr._price;
 }
};
struct ComparePriceGreater
{
 bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr)
 {
 return gl._price > gr._price;
 }
};
struct CompareEvaluateLess
{
 bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr)
 {
 return gl._evaluate < gr._evaluate;
 }
};
struct CompareEvaluateGreater
{
 bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr)
 {
 return gl._evaluate > gr._evaluate;
 }
};
int main()
{
 vector v = { { "苹果", 2.1, 5 }, { "香蕉", 3, 4 }, { "橙子", 2.2,
 3 }, { "菠萝", 1.5, 4 } };
 sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceLess());
 sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceGreater());
 sort(v.begin(), v.end(), CompareEvaluateLess());
 sort(v.begin(), v.end(), CompareEvaluateGreater());
}

注意:有些容器是没有迭代器的，这样子话就会破坏某种特性，一般不提供

三、反向迭代器

反向迭代器本质是写一个反向迭代器的类模板，给编译器传不同的容器的正向迭代器实例化，编译器帮助我们实例化出各种容器的对应反向迭代器。

3.1 反向与正向迭代器不同点

从功能上是类似的，但是运算符重载++与–运算符行为相反的。

同时反向与迭代器起始位置和结束位置是相反的，库里面也是形成对称，但是不是绝对的，如果满足反向迭代器逻辑就行。

思考:

这里it.rbegin()指向的位置（it.end）是哨兵位的位置，我们不希望访问到哨兵位的位置

解决办法:

需要注意:

这里++不是正向迭代器++运算符重载的逻辑，而是–的逻辑，因为是反向迭代器。这里是不支持tmp-1的，tmp是自定义类型，而没有-的运算符重载。

四、priority_queue.h

#pragma once
#include 
#include 
namespace bit
{
 class Date
 {
 public:
 friend ostream& operator d._month) ||
 (_year == d._year && _month == d._month && _day > d._day);

以上就是本篇文章的所有内容，在此感谢大家的观看！这里是店小二呀C++笔记，希望对你在学习C++语言旅途中有所帮助！