C++仿函数的介绍以及priority_queue的介绍和模拟实现

汕尾海湾 · 2024-10-8 01:41:22

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1.仿函数
1.1仿函数的介绍
1.2自定义类型利用仿函数
1.3自定义支持比力巨细，但是比力的逻辑不是自己想要的逻辑
2.优先级队列priority_queue
2.1priority_queue的介绍
2.2priority_queue的利用
2.3priority_queue的模拟实现

1.仿函数

1.1仿函数的介绍

仿函数的本质是一个类模板，只是这个类重载了operator(),以是当利用一个它的对象时看起来像利用和函数一样，以是被称为仿函数。
下面通过仿函数的形式来写一个小于和大于的比力：

#include <iostream>
using namepsace std;
template<class T>
class Less
{
public:
bool operator()(const T& x, const T& y)
{
return x < y;
}
};
template<class T>
class Greater
{
public:
bool operator()(const T& x, const T& y)
{
return x > y;
}
};
int main()
{
Less<int> less_func;
Greater<int> greater_fun;
int a = 5;
int b = 10;
cout << less_func(a, b) << endl;
cout << greater_fun(a, b) << endl;
return 0;
}

复制代码

1.2自定义类型利用仿函数

自定义类型必要利用仿函数进行比力时，必要在自定义类型内里提供<和>等比力运算符的重载。比方对日期类进行比力：

#include <iostream>
using namespace std;
template<class T>
class Less
{
public:
bool operator()(const T& x, const T& y)
{
return x < y;
}
};
template<class T>
class Greater
{
public:
bool operator()(const T& x, const T& y)
{
return x > y;
}
};
class Date
{
friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d);
public:
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
: _year(year)
, _month(month)
, _day(day)
{}
bool operator<(const Date& d)const
{
return (_year < d._year) ||
(_year == d._year && _month < d._month) ||
(_year == d._year && _month == d._month && _day < d._day);
}
bool operator>(const Date& d)const
{
return (_year > d._year) ||
(_year == d._year && _month > d._month) ||
(_year == d._year && _month == d._month && _day > d._day);
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Less<Date> less_func;
Greater<Date> greater_func;
Date d1(2024, 9, 10);
Date d2(2024, 8, 15);
cout << less_func(d1, d2) << endl;
cout << greater_func(d1, d2) << endl;
return 0;
}

复制代码

1.3自定义支持比力巨细，但是比力的逻辑不是自己想要的逻辑

这个时候仿函数必要我们自己进行重新，比如想通过比力日期类的指针进行日期的比力时，就必要将仿函数写成下面这个样子：

#include <iostream>
using namespace std;
class DateLess
{
public:
bool operator()(Date* p1, Date* p2)
{
return *p1 < *p2;
}
};
//日期类参考上一个代码中的日期类
int main()
{
Date d1(2024, 9, 10);
Date d2(2024, 8, 15);
Date* p1 = &d1;
Date* p2 = &d2;
DateLess func;
cout << func(p1, p2) << endl;
cout << func(p2, p1) << endl;
return 0;
}

复制代码

2.优先级队列priority_queue

2.1priority_queue的介绍

priority_queue的文档介绍
1.优先队列是一种容器适配器，根据严格的弱排序标准，它的第一个元素总是它所包含的元素中最大的。priority_queue包含在queue这个头文件中。
2.雷同于堆，在堆中可以随时插入元素，而且只能检索最大堆元素(优先队列中位于顶部的元素)。在这内里(堆的介绍)中可以进行对堆的了解。
3.底层容器可以是任何标准容器类模板，也可以是其他特定计划的容器类。容器应该可以通过随机访问迭代器访问，并支持以下操纵：
(1)empty()：检测容器是否为空。
(2)size()：返回容器中有效元素个数。
(3)front()：返回容器中第一个元素的引用。
(4)push_back()：在容器尾部插入元素。
(5)pop_back()：删除容器尾部元素。
4.标准容器vector和deque满意这些需求。默认情况下，假如没有为特定的epriority_queue类实例化指定容器类，则利用vector。
5.必要支持随机访问迭代器，以便始终在内部保持堆布局。容器适配器通过在必要时自动调用算法函数make_heap(),push_heap()和pop_heap()来自动完成操纵。
2.2priority_queue的利用

优先级队列默认利用vector作为其底层存储数据的容器，在vector上又利用dui算法将vector中元素构造成堆的布局，因此priority_queue就是堆，以是必要用到堆的位置，都可以考虑利用priority_queue。注意：默认情况下priority_queue是大堆。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <queue>
#include <functional>
using namespace std;
void test_priority_queue()
{
// 默认情况下，创建的是大堆，其底层按照小于号比较
vector<int> v{3, 2, 7, 6, 0, 4, 1, 9, 8, 5};
priority_queue<int> q1;
for (auto& e : v)
q1.push(e);
while(!q1.empty())
{
cout << q1.top() << " ";
q1.pop();
}
}
int main()
{
test_priority_queue();
return 0;
}

复制代码

假如每次访问顶部元素时都访问的是最小元素，则必要建立小堆。利用的时候只必要把上述priority_queue<int> q1 改为 priority_queue<int, vector<int>, greater<int>>即可，默认大堆的情况下，给的仿函数是less<int>。
2.3priority_queue的模拟实现

优先级队列的存储布局就是一个堆，内里的向上调解算法(AdjustUp())和向下调解算法(AdjustDown())参考堆的布局和实现。

#pragma once
#include <vector>
template<class T>
class Less
{
public:
bool operator()(const T& x, const T& y)
{
return x < y;
}
};
template<class T>
class Greater
{
public:
bool operator()(const T& x, const T& y)
{
return x > y;
}
};
namespace XiaoC
{
//默认是大堆,排升序,用小于符号
template<class T, class Container = vector<T>, class Compare = Less<T>>
class priority_queue
{
public:
void AdjustUp(int child)
{
Compare com;
int parent = (child - 1) / 2;
while (child > 0)
{
//if (_con[parent] < _con[child])
if (com(_con[parent], _con[child]))
{
swap(_con[child], _con[parent]);
child = parent;
parent = (child - 1) / 2;
}
else
{
break;
}
}
}
void push(const T& x)
{
_con.push_back(x);
AdjustUp(_con.size() - 1);
}
void AdjustDown(int parent)
{
// 先假设左孩子小
int child = parent * 2 + 1;
Compare com;
while (child < _con.size()) // child >= n说明孩子不存在，调整到叶子了
{
// 找出小的那个孩子
//if (child + 1 < _con.size() && _con[child] < _con[child + 1])
if (child + 1 < _con.size() && com(_con[child], _con[child + 1]))
{
++child;
}
//if (_con[parent] < _con[child])
if (com(_con[parent], _con[child]))
{
swap(_con[child], _con[parent]);
parent = child;
child = parent * 2 + 1;
}
else
{
break;
}
}
}
void pop()
{
swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);
_con.pop_back();
AdjustDown(0);
}
const T& top() const
{
return _con[0];
}
size_t size() const
{
return _con.size();
}
bool empty() const
{
return _con.empty();
}
private:
Container _con;
};
}

复制代码

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