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C++ priority_queue优先队列怎么用_C++堆结构与应用场景

下次还敢

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发布时间:2025-12-05 09:21:10

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来源于php中文网

原创

答案:priority_queue是C++中基于堆的容器适配器,默认为大根堆,可通过greater或自定义比较器实现小根堆,适用于Top K、Dijkstra、合并K链表等场景。

c++ priority_queue优先队列怎么用_c++堆结构与应用场景

在C++中,priority_queue 是一个基于堆(heap)实现的容器适配器,用来维护一组元素,并始终能够快速访问最大(或最小)元素。它常用于需要动态维护最值的场景,比如任务调度、Dijkstra算法、合并K个有序链表等。

priority_queue 基本用法

priority_queue 定义在 queue 头文件中,其默认底层是 vector,并使用大根堆(最大堆)结构,即队首始终是当前最大元素。

基本声明方式:

priority_queue pq; // 默认大根堆,最大值优先

插入和访问元素:

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  • pq.push(x):插入元素 x
  • pq.top():获取堆顶元素(最大值)
  • pq.pop():弹出堆顶元素
  • pq.empty():判断是否为空
  • pq.size():返回元素个数

示例代码:

priority_queue pq;
pq.push(10);
pq.push(30);
pq.push(20);

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

如何实现小根堆(最小堆)?

默认是大根堆,若要让最小元素在堆顶,需自定义比较方式。可以使用 greater 比较器。

#include
#include // for greater

声明小根堆:

priority_queue, greater> min_pq;

此时 top() 返回的是最小值。

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也可以用自定义结构体 + 重载比较函数实现更复杂逻辑。

自定义类型与比较规则

当存储对象(如 pair、结构体)时,需明确排序依据。可通过重载操作符或传入仿函数。

方法一:重载

struct Person {
  int age;
  string name;
  bool operator     return age   }
};
priority_queue pq;

方法二:传入比较类(仿函数)

struct Compare {
  bool operator()(const Person& a, const Person& b) {
    return a.age   }
};
priority_queue, Compare> pq;

注意:priority_queue 的第三个模板参数是比较逻辑,返回 true 表示第一个参数应排在后面(优先级更低)。

常见应用场景

priority_queue 因其高效获取极值的特性,广泛应用于以下场景:

  • Top K 问题:求最大/最小的 K 个数。用大小为 K 的小根堆维护最大K个数,遍历一遍即可。
  • 合并K个有序链表:将每个链表头节点加入最小堆,每次取出最小节点,并将其 next 加入堆。
  • Dijkstra 最短路径算法:每次从待处理节点中选出距离最小的点,适合用最小堆优化。
  • 任务调度:优先执行紧急程度高或耗时短的任务,可用 priority_queue 管理任务队列。
  • 数据流中位数:结合两个堆(大根堆+小根堆),可动态维护中位数。

基本上就这些。掌握 priority_queue 的使用,关键是理解它是“自动排序的堆容器”,只支持访问和删除顶端元素,不能遍历或修改中间值。合理利用比较器,能灵活应对各种优先级需求。不复杂但容易忽略细节,比如小根堆的模板写法和比较逻辑方向。

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