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C++优先队列(priority_queue)使用详解

java 2025/7/27 18:31:31

一、容器概述

priority_queue 是C++标准库中的容器适配器，实现基于堆结构的优先队列。元素按优先级顺序出队，默认以降序排列（大顶堆）。

二、模板参数解析

模板声明：

template <class T, class Container = vector<T>, class Compare = less<typename Container::value_type>>

1. 类型参数

T：存储元素的类型
Container：底层容器类型（必须满足SequenceContainer要求）
Compare：比较函数对象类型（默认less）

2. 容器适配器要求

底层容器必须提供以下功能：

front()
push_back()
pop_back()
随机访问迭代器（因此list不兼容）

3. 有效容器类型

priority_queue<int> // 默认vector
priority_queue<int, deque<int>> // 使用双端队列
priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> // 显式指定比较器

三、比较函数解析

1. 比较器类型

比较器	优先级规则	堆类型
`less<T>`	值越大优先级越高	大顶堆
`greater<T>`	值越小优先级越高	小顶堆

2. 比较器工作原理

// 伪代码示例
if (Compare(element1, element2)) {// 当element1应该排在element2下方时返回true
}

四、常用操作

1. 元素访问

top()：返回优先级最高的元素（时间复杂度O(1)）

2. 容量操作

empty()：判断队列是否为空
size()：返回元素数量

3. 修改器

push(val)：插入元素（O(logN)）
emplace(args)：原地构造元素
pop()：删除堆顶元素（O(logN)）

五、关键特性

不提供迭代器访问：只能访问堆顶元素
自动排序特性：每次push/pop自动维护堆结构
容器限制：底层容器必须支持随机访问和快速尾部操作

六、示例代码分析

1. 默认构造方式

priority_queue<int> pq; // 默认使用vector，大数优先

2. 指定比较器

priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> pq; // 小数优先

3. 错误示例

priority_queue<int, list<int>> pq; // 编译错误！list不支持随机访问

七、完整代码回顾

#include <iostream>
#include <queue>
#include <deque>
#include <vector>
#include <list>using namespace std;int main(void) {//priority_queue<int> pqA;	// 默认情况(less) 值越大,优先级越大//priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> pqA;	// 使用vector ,值越小,优先级越大priority_queue<int, deque<int>, greater<int>> pqA;	// 使用deque  ,值越小,优先级越大//priority_queue<int, list<int>, greater<int>> pqA;		// 不能使用list,不兼容pqA.push(1);pqA.push(2);pqA.push(3);pqA.push(4);pqA.push(5);while (!pqA.empty()) {cout << pqA.top() << " ";pqA.pop();}system("pause");return 0;
}