STL学习——Priority_queue篇

• 概述

  priority_queue是一个拥有权值观念的queue，它允许加入新元素，移除旧元素，审视元素值等功能。因为它是queue，故只允许底端加入元素，顶端取出元素。priorit_queue内元素并非依照被推入的次序排列，而是依照元素权值排列。权值最高者，排在最前面。

• 实现

  priority_queue利用max_heap和vector表现的完全二叉树实现。它的实现完全以底部容器为根据，并使用heap处理规则，故实现简单。默认情况，使用vector为底部容器。由于它有“修改某物接口，形成另一风貌”性质，为适配器，被称为容器适配器。它不提供迭代器，也不提供遍历操作。其实现元素如下：

  // priority_queue类定义
  template <class _Tp, 
            class _Sequence __STL_DEPENDENT_DEFAULT_TMPL(vector<_Tp>),
            class _Compare
            __STL_DEPENDENT_DEFAULT_TMPL(less<typename _Sequence::value_type>) >
  class priority_queue {
  ...
  public:
    typedef typename _Sequence::value_type      value_type;
    typedef typename _Sequence::size_type       size_type;
    typedef          _Sequence                  container_type;
  
    typedef typename _Sequence::reference       reference;
    typedef typename _Sequence::const_reference const_reference;
  protected:
    _Sequence c;      // 底层容器
    _Compare comp;    // 元素大小比较标准
  public:
    priority_queue() : c() {}
    explicit priority_queue(const _Compare& __x) :  c(), comp(__x) {}
    // 以下用到的make_heap()，push_heap()，pop_heap()都是泛型算法
    // 注意，任一个构造函数都立刻位于底层容器内产生一个implicit represention heap
    priority_queue(const _Compare& __x, const _Sequence& __s) 
      : c(__s), comp(__x) 
      { make_heap(c.begin(), c.end(), comp); }
  
  #ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
    template <class _InputIterator>
    priority_queue(_InputIterator __first, _InputIterator __last) 
      : c(__first, __last) { make_heap(c.begin(), c.end(), comp); }
  
    template <class _InputIterator>
    priority_queue(_InputIterator __first, 
                   _InputIterator __last, const _Compare& __x)
      : c(__first, __last), comp(__x) 
      { make_heap(c.begin(), c.end(), comp); }
  
    template <class _InputIterator>
    priority_queue(_InputIterator __first, _InputIterator __last,
                   const _Compare& __x, const _Sequence& __s)
    : c(__s), comp(__x)
    { 
      c.insert(c.end(), __first, __last);
      make_heap(c.begin(), c.end(), comp);
    }
  
  #else /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
    priority_queue(const value_type* __first, const value_type* __last) 
      : c(__first, __last) { make_heap(c.begin(), c.end(), comp); }
  
    priority_queue(const value_type* __first, const value_type* __last, 
                   const _Compare& __x) 
      : c(__first, __last), comp(__x)
      { make_heap(c.begin(), c.end(), comp); }
  
    priority_queue(const value_type* __first, const value_type* __last, 
                   const _Compare& __x, const _Sequence& __c)
      : c(__c), comp(__x) 
    { 
      c.insert(c.end(), __first, __last);
      make_heap(c.begin(), c.end(), comp);
    }
  #endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
    // 判断priority_queue是否为空
    bool empty() const { return c.empty(); }
    // 返回priority_queue大小
    size_type size() const { return c.size(); }
    // 返回priority_queue队首元素
    const_reference top() const { return c.front(); }
    // priority入队操作
    void push(const value_type& __x) {
      __STL_TRY {
        // push_heap是泛型算法，先利用底层容器的push_back()将新元素推入末端，再重排heap。
        c.push_back(__x); 
        push_heap(c.begin(), c.end(), comp);   // push_heap是泛型算法
      }
      __STL_UNWIND(c.clear());
    }
    // priority_queue出队操作
    void pop() {
      __STL_TRY {
        // pop_heap是泛型算法，从heap内取出一个元素。他并不是真正将元素弹出，而是重排heap，然后在以底层容器的pop_heap()取得被弹出的元素
        pop_heap(c.begin(), c.end(), comp);
        c.pop_back();
      }
      __STL_UNWIND(c.clear());
    }
  };
  ...
  

• 参考文献

  STL源码剖析——侯捷

  STL源码