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C++如何使用STL实现堆heap操作和priority_queue

P粉602998670
发布: 2025-09-10 08:40:02
原创
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C++中堆操作可通过STL算法函数和priority_queue容器适配器实现。1. 使用<al algorithm>中的make_heap、push_heap、pop_heap可在vector等容器上构建和操作堆,默认为最大堆,通过greater<int>可实现最小堆;2. priority_queue定义于<queue>头文件,封装了堆操作,使用更简便,支持自定义比较函数和结构体排序,推荐用于常规场景。

c++如何使用stl实现堆heap操作和priority_queue

在C++中,堆操作和优先队列可以通过STL中的 算法函数容器适配器 来实现。主要涉及

make_heap
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push_heap
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pop_heap
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等算法,以及更方便的
priority_queue
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容器适配器。

使用算法实现堆操作

STL 提供了一组算法用于在普通容器(如 vector)上执行堆操作。这些函数定义在

<algorithm>
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头文件中。

常用函数说明:
  • make_heap(first, last):将区间 [first, last) 构造成一个最大堆
  • push_heap(first, last):假设前 n-1 个元素是堆,将最后一个元素插入堆中
  • pop_heap(first, last):将堆顶元素移到末尾,前 n-1 个元素仍为堆
  • is_heap(first, last):判断是否为堆

使用示例:

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> v = {3, 1, 4, 1, 5, 9, 2};

    // 构建最大堆
    std::make_heap(v.begin(), v.end());

    // 输出堆顶
    std::cout << "Top: " << v.front() << "\n";  // 输出 9

    // 插入元素
    v.push_back(7);
    std::push_heap(v.begin(), v.end());

    std::cout << "New top: " << v.front() << "\n";  // 输出 9 或 7

    // 弹出堆顶
    std::pop_heap(v.begin(), v.end());
    int top = v.back();
    v.pop_back();
    std::cout << "Popped: " << top << "\n";

    return 0;
}
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自定义比较函数(实现最小堆)

默认是最大堆。要实现最小堆,可以传入比较函数,比如

std::greater<int>
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std::vector<int> v = {3, 1, 4, 1, 5};
std::make_heap(v.begin(), v.end(), std::greater<int>());

v.push_back(0);
std::push_heap(v.begin(), v.end(), std::greater<int>);
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使用 priority_queue(推荐方式)

priority_queue
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是 STL 提供的堆容器适配器,封装了堆操作,使用更简单。定义在
<queue>
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头文件中。

基本用法:

#include <queue>
#include <iostream>

std::priority_queue<int> max_heap;  // 最大堆
max_heap.push(3);
max_heap.push(1);
max_heap.push(4);

std::cout << max_heap.top() << "\n";  // 输出 4
max_heap.pop();                        // 移除 4
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创建最小堆:
std::priority_queue<int, std::vector<int>, std::greater<int>> min_heap;
min_heap.push(3);
min_heap.push(1);
min_heap.push(4);
std::cout << min_heap.top() << "\n";  // 输出 1
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自定义结构体示例:
struct Task {
    int priority;
    std::string name;
};

// 自定义比较:优先级小的先出(最小堆)
auto cmp = [](const Task& a, const Task& b) {
    return a.priority > b.priority;
};
std::priority_queue<Task, std::vector<Task>, decltype(cmp)> pq(cmp);
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priority_queue 模板参数说明

其定义为:

template<
    class T,
    class Container = std::vector<T>,
    class Compare = std::less<typename Container::value_type>
> class priority_queue;
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  • T:元素类型
  • Container:底层容器,默认 vector
  • Compare:比较函数,默认
    less
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    (最大堆)

基本上就这些。直接用

priority_queue
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更简洁,适合大多数场景。需要灵活控制时再用
make_heap
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等算法。

以上就是C++如何使用STL实现堆heap操作和priority_queue的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!

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