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c++如何使用优先队列(priority_queue)_C++堆结构与优先队列用法详解

冰火之心

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发布时间:2025-11-05 22:24:02

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来源于php中文网

原创

优先队列基于堆实现,默认为大根堆,包含于queue头文件中。使用std::priority_queue声明,默认提供push、top、pop等操作。通过greater可创建小根堆:priority_queue。自定义类型需重载

c++如何使用优先队列(priority_queue)_c++堆结构与优先队列用法详解

在C++中,优先队列(priority_queue)是一种基于堆结构实现的容器适配器,能够自动将元素按优先级排序,默认情况下是大根堆,即最大元素始终位于队首。它定义在 queue 头文件中,使用非常方便,适用于需要动态维护最大值或最小值的场景,比如Dijkstra算法、合并K个有序链表等。

1. 基本用法与定义

要使用 priority_queue,需包含头文件:

#include

基本声明方式如下:

std::priority_queue pq; // 默认大顶堆,最大的元素在顶部

插入和访问元素的操作:

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

  • pq.push(x):插入元素 x
  • pq.top():获取堆顶元素(最高优先级)
  • pq.pop():删除堆顶元素
  • pq.empty():判断是否为空
  • pq.size():返回元素个数

示例代码:

#include iostream>
#include
using namespace std;

int main() {
priority_queue pq;
pq.push(10);
pq.push(30);
pq.push(20);

while (!pq.empty()) {
cout pq.pop();
}
return 0;
}

2. 使用小根堆(最小堆)

默认是大根堆,若想让最小元素在顶部,可以指定比较方式。C++ 提供了 greater 比较器:

std::priority_queue, greater> min_pq;

说明:

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  • 第一个参数:元素类型
  • 第二个参数:底层容器,通常为 vector
  • 第三个参数:比较函数对象,greater 表示小顶堆

示例:

priority_queue, greater> min_pq;
min_pq.push(30);
min_pq.push(10);
min_pq.push(20);

while (!min_pq.empty()) {
cout min_pq.pop();
}

3. 自定义数据类型与比较规则

如果要存储自定义结构体,比如任务优先级,就需要重载比较规则。有两种常用方法:

方法一:重载操作符

struct Task {
int priority;
string name;
bool operator return priority }
};

priority_queue task_pq;

方法二:自定义比较结构体

struct Compare {
bool operator()(const Task& a, const Task& b) {
return a.priority }
};

priority_queue, Compare> task_pq;

注意:在 priority_queue 中,比较函数的作用是判断哪个元素“更小”,因此如果返回 true,表示 a 应该比 b 后弹出(即 a 优先级低)。

4. 常见应用场景

优先队列常用于以下问题:

  • 求前 K 大/小的元素(Top K 问题)
  • 合并 K 个有序链表
  • Dijkstra 最短路径算法
  • 哈夫曼编码
  • 任务调度系统

例如,求一个数组中最大的 K 个数,可以用小根堆维护大小为 K 的堆,遍历数组不断更新堆顶。

基本上就这些。掌握构造方式、自定义比较和基本操作,就能灵活使用 priority_queue 解决多数问题。

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