2.7 优先队列PRIORITY QUEUE
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priorityqueue的参数摘要:本文将介绍优先队列的基本概念,重点讲解其参数、操作以及常见实现方式。
优先队列是一种特殊的队列,其中的元素具有优先级。
在优先队列中,高优先级的元素总是优先于低优先级的元素出队。
这种数据结构在解决实际问题时具有很高的实用价值。
一、优先队列的基本概念优先队列(Priority Queue,简称PQ)是一种特殊的队列,其中的元素具有优先级。
在优先队列中,高优先级的元素总是优先于低优先级的元素出队。
优先队列可以用数组或链表实现,数组实现的优先队列又称为二叉堆(Binary Heap)。
二、优先队列的参数1. 比较函数(Comparator):优先队列需要提供一个比较函数来比较元素的优先级。
这个函数接受两个参数(通常表示为a和b),并返回一个整数值。
如果返回值为负,则表示a的优先级低于b;如果返回值为正,则表示a的优先级高于b;如果返回值为零,则表示a和b的优先级相同。
在C++中,可以使用`std::greater`或`std::less`作为比较函数;在Java中,可以使用`Comparator`接口实现比较函数。
2. 初始容量(Initial Capacity):优先队列在创建时需要指定一个初始容量。
这个参数用于设置存储元素的数组的大小。
初始容量可以根据实际需求设置,但在实际使用过程中,可能需要根据队列的增长情况动态调整数组大小。
3. 增量因子(Growth Factor):增量因子用于控制优先队列在扩容时数组大小的增长倍数。
当优先队列的容量不足时,需要扩容以容纳更多元素。
扩容后的数组大小为原容量的倍数的增量因子。
增量因子通常是一个大于1的整数,如2或3。
三、优先队列的操作1. 入队(Enqueue):将一个元素添加到优先队列的尾部。
如果优先队列的容量不足,则需要先执行扩容操作。
2. 出队(Dequeue):从优先队列的头部移除一个元素并返回。
如果优先队列为空,则不执行任何操作。
c++中priority_queue源码解析【原创实用版】目录1.优先队列 priority_queue 的作用和特点2.priority_queue 的构造函数和成员函数3.priority_queue 的底层数据结构4.插入和删除元素的操作5.优先队列的应用示例正文C++中的 priority_queue 是一个优先级队列,其主要特点是按照元素的优先级进行排序,优先级高的元素先出队。
这种队列在需要按照一定规则进行排序和操作的场景中非常有用。
下面,我们将详细解析priority_queue 的源码,了解其构造函数、成员函数、底层数据结构以及插入和删除元素的操作。
首先,我们来看一下 priority_queue 的构造函数。
priority_queue 提供了两个构造函数,一个是默认构造函数,另一个是带比较函数的构造函数。
默认构造函数用于创建一个空优先队列,而带比较函数的构造函数用于创建一个包含指定元素的优先队列。
比较函数用于比较队列中的元素,以确定它们的优先级。
接下来,我们来看一下 priority_queue 的成员函数。
priority_queue 提供了一系列成员函数,包括插入元素、删除元素、获取队头元素等。
其中,插入元素的函数是 push,删除元素的函数是 pop。
需要注意的是,priority_queue 中插入和删除元素的操作是不保证顺序的,也就是说,优先级高的元素可能会被优先删除,但这并不意味着元素一定会按照优先级顺序出队。
下面,我们来看一下 priority_queue 的底层数据结构。
priority_queue 底层使用的是堆(heap)这种数据结构。
堆是一种特殊的完全二叉树(树中的每个节点都有两个子节点,最后一层可能不完全填充,但其填充是从左到右进行的),它具有以下特点:每个节点的优先级都大于等于(或小于等于)其子节点的优先级;堆中总是存在一个具有最高优先级(或最低优先级)的节点,该节点被称为堆顶元素。
priority_queue用法小根堆priority_queue是STL库中的一个模板类,它被用来实现优先队列,也就是一个元素集合,每个元素都有一个关键字,可以比较大小,且具有最高优先级的元素总是最先被访问(出队)。
小根堆:在优先队列中,元素的优先级被定义为元素的大小,小的元素优先级高,因此,如果想要实现小根堆,只需要定义一个存放元素的数据结构,比较大小的时候,使用“大于号”(>)进行比较,即将小的元素放在队首(出队),大的元素放在队尾(入队)。
priority_queue的基本操作:1.入队:push()2.出队并返回队首元素:top()3.出队:pop()4.判断队列是否为空:empty()5.求队列中元素的个数:size()下面是一个小根堆的例子:c++#include<iostream>#include<queue>using namespace std;int main() {priority_queue<int,vector<int>,greater<int> > q;定义小根堆int a[] = {54,78,24,65,12,57,93};for(int i=0;i<7;i++) q.push(a[i]);入队while(!q.empty()) {输出队列中的元素cout<<q.top()<<" ";q.pop();出队}return 0;}运行结果:12 24 54 57 65 78 93这里我们使用了std::greater<int>作为比较的方式,因为priority_queue默认是大根堆,而我们要实现小根堆,则需要借助greater类。
QOS各种队列详解(FIFO,FQ,CBWFQ,PQ) 对于拥塞管理,一般采用队列技术,使用一个队列算法对流量进行分类,之后用某种优先级别算法将这些流量发送出去。
每种队列算法都是用以解决特定的网络流量问题,并对带宽资源的分配、延迟、抖动等有着十分重要的影响。
这里介绍几种常用的队列调度机制。
1. FIFO(先入先出队列,First In First Out Queuing)图9 先入先出队列示意图如上图所示,FIFO按照时间到达的先后决定分组的转发次序。
用户的业务流在某个设备能够获得的资源取决于分组的到达时机及当时的负载情况。
Best-Effort报文转发方式采用的就是FIFO的排队策略。
如果设备的每个端口只有一个基于FIFO的输入或输出队列,那么恶性的应用可能会占用所有的网络资源,严重影响关键业务数据的传送。
每个队列内部报文的发送(次序)关系缺省是FIFO。
2. PQ(优先队列,Priority Queuing)图10 优先队列示意图PQ队列是针对关键业务应用设计的。
关键业务有一个重要的特点,即在拥塞发生时要求优先获得服务以减小响应的延迟。
PQ可以根据网络协议(比如IP,IPX)、数据流入接口、报文长短、源地址/目的地址等灵活地指定优先次序。
优先队列将报文分成4类,分别为高优先队列(top)、中优先队列(middle)、正常优先队列(normal)和低优先队列(bottom),它们的优先级依次降低。
缺省情况下,数据流进入normal队列。
在队列调度时,PQ严格按照优先级从高到低的次序,优先发送较高优先级队列中的分组,当较高优先级队列为空时,再发送较低优先级队列中的分组。
这样,将关键业务的分组放入较高优先级的队列,将非关键业务的分组放入较低优先级的队列,可以保证关键业务的分组被优先传送,非关键业务的分组在处理关键业务数据的空闲间隙被传送。
PQ的缺点是如果较高优先级队列中长时间有分组存在,那么低优先级队列中的报文将一直得不到服务。
java~优先级队列PriorityQueue概念PriorityQueue是⼀种⽀持排序的优先级队列,你⼊队列的对象需要实现Comparable或Comparator接⼝,或者它本⾝⽀持⾃然排序,如Integer,Long这些类型(这些类型也都实现了Comparable接⼝)。
数据结构优先级队列底层的数据结构其实是⼀颗⼆叉堆,什么是⼆叉堆呢?我们来看看下⾯的图(a为⼤顶堆,b为⼩顶堆)在这⾥我们会发现以下特征:⼆叉堆是⼀个完全⼆叉树根节点总是⼤于左右⼦节点(⼤顶堆),或者是⼩于左右⼦节点(⼩顶堆)。
java代码例⼦定义⼀个对象,实现Comparable接⼝@Datastatic class Customer implements Comparable<Customer> {private int id;private String name;public Customer(int i, String n) {this.id = i; = n;}public int getId() {return id;}public String getName() {return name;}@Overridepublic int compareTo(Customer o) {if (this.id < o.id) return -1; // ⼩于⽬标值,返回-1表⽰升序,即-1表⽰数值由⼩到⼤的排序else if (this.id == o.id) return 0;else return 1;}}添加测试⽤例@Testpublic void test() {Queue<Customer> priorityQueue = new PriorityQueue<>();priorityQueue.add(new Customer(1, "zhansan"));priorityQueue.add(new Customer(2, "lisi"));priorityQueue.add(new Customer(4, "wangwu"));while (!priorityQueue.isEmpty()) {Customer cust = priorityQueue.poll();System.out.println("Processing Customer =" + cust.toString());}}测试结果,按着id的升序出队列Processing Customer =PriorityQueueTest.Customer(id=1, name=zhansan)Processing Customer =PriorityQueueTest.Customer(id=2, name=lisi)Processing Customer =PriorityQueueTest.Customer(id=4, name=wangwu)。
priority_queue结构体重载运算符问题:priority_queue结构体重载运算符导语:priority_queue是C++ STL库中的一个容器,常用于实现堆(heap)数据结构。
它是一种优先队列,支持从队列中提取最高优先级的元素,并且在插入元素时自动根据优先级进行排序。
本文将讨论如何重载priority_queue结构体的运算符,以及如何使用重载的运算符来定义元素的优先级。
一、priority_queue简介priority_queue是STL中的一个类模板,其定义在<queue>头文件中。
它是一种基于容器(常用的容器为vector或deque)的适配器,用于实现堆数据结构。
堆是一种特殊的完全二叉树,具有以下性质:1. 堆中的任意节点的值总是大于等于(或小于等于)其子节点的值,此时称为最大堆(或最小堆)。
2. 堆中根节点所代表的值即为堆中的最大(或最小)值。
priority_queue是一种优先队列,它的特点是在插入和删除操作时会自动根据元素的优先级进行排序。
二、重载priority_queue运算符在使用priority_queue时,我们通常会自定义比较函数(或使用默认的比较函数)来确定元素的优先级。
然而,有时我们可能需要基于元素的其他属性进行排序,这就需要重载priority_queue的运算符。
以一个例子来说明重载priority_queue运算符的方法:假设我们有一个自定义的Person结构体,包含姓名和年龄两个属性。
我们希望将Person 按照年龄从小到大的顺序进行排序,而不是按照默认的姓名排序。
下面是一个简化的Person结构体定义:struct Person {string name;int age;};接下来,我们要重载person结构体的小于(<)运算符,以实现按照年龄排序的功能。
在C++中,可以通过为结构体定义友元函数来重载运算符。
下面是重新定义的小于运算符:bool operator<(const Person& p1, const Person& p2) { return p1.age > p2.age; 按照年龄从小到大排序}在上述例子中,我们使用了逆序的方式,即返回p1.age > p2.age,这是因为priority_queue默认是从大到小排序。
priorityqueue原理PriorityQueue(优先级队列)是一种常用的数据结构,它允许用户以指定的优先级顺序来存储和管理元素。
优先级队列里的元素可以是任何可以比较大小的类型,例如 int,float,double,string,object等。
在优先级队列中,元素以“有优先级之分”的方式进行排序,按照从最高优先级到最低优先级的顺序进行排序。
当添加一个新元素的时候,优先级队列会根据元素的优先级来确定在队列中的位置,高优先级的元素总是置于低优先级的元素之前。
优先级队列有几种不同的实现方法,最常用的实现方式是基于堆的实现,即堆作为优先级队列中存储数据的底层数据结构。
堆是一种完全二叉树,它的每个结点都有一个数值对应的优先级,而最优先的元素一定是拥有最大值优先级的结点。
放置元素的时候,优先级队列使用一种名为“插入”的操作,将新的元素插入根节点处。
然后,该元素会被依次比较优先级,并且会和根节点的值进行比较,如果插入的元素优先级高于根节点,就会自动置于根节点处,如果插入的元素优先级低于根节点,就会出现一种特殊的操作,称为“冒泡”,它会让该元素沿着树状结构向上浮游,直到该元素拥有最高优先级为止。
另外一种用于优先级队列实现的方法是基于排序数组的实现,这种实现的优先级队列也被称为“线性优先级队列”。
它的基本思想是把元素放入一个已经排序的数组中,把新添加的元素放入合适的位置,保持该数组的排序状态。
将一个元素添加到线性优先级队列中的方法是首先获取该元素的优先级,然后把该元素插入数组,最后根据元素的优先级将数组进行排序。
优先级队列有很多实际应用,比如工作调度、多任务调度、资源分配等,它们能帮助用户有效地管理和调度任务,提高系统效率。
priority_queue 遍历方法(原创实用版4篇)目录(篇1)I.优先队列(Priority Queue)的概念和特点II.优先队列遍历方法的研究现状III.一种基于堆的优先队列遍历方法IV.实验结果与分析正文(篇1)I.优先队列的概念和特点优先队列是一种基于优先级的数据结构,可以用来存储和检索具有特定优先级的元素。
它通常用于调度、路由、资源分配等领域,可以快速地找到具有最高优先级的元素,实现高效的任务调度。
II.优先队列遍历方法的研究现状目前,对于优先队列的遍历方法研究已经取得了一定的进展。
常见的遍历方法包括插入排序、堆排序、快速排序等。
这些方法可以在O(nlogn)的时间复杂度内完成遍历,并且具有较好的性能。
III.一种基于堆的优先队列遍历方法本文提出了一种基于堆的优先队列遍历方法,该方法利用堆的性质,实现了高效的遍历。
具体来说,我们首先将元素插入到堆中,然后通过堆的特性,实现了元素的顺序遍历。
IV.实验结果与分析我们通过实验验证了该方法的正确性和效率。
目录(篇2)I.优先队列(Priority Queue)的概念和特点II.优先队列遍历方法的研究现状III.一种基于堆的优先队列遍历方法IV.实验结果和讨论正文(篇2)一、优先队列的概念和特点优先队列是一种基于堆的数据结构,可以快速地访问具有最高优先级的元素。
优先队列通常用于实时性要求较高的场景,如操作系统调度、网络通信、搜索引擎等。
在优先队列中,每个元素都有一个优先级,根据优先级进行排序,从而实现高效的遍历和访问。
二、优先队列遍历方法的研究现状在传统的优先队列中,遍历方法通常采用递归的方式实现。
然而,递归算法的效率较低,尤其是在处理大规模数据时。
近年来,研究者们提出了一些基于非递归的遍历方法,如迭代法和分治法等,这些方法在效率上有所提高。
三、一种基于堆的优先队列遍历方法本文提出了一种基于堆的优先队列遍历方法,该方法采用迭代的方式实现。
priority_queue的参数以及用法优先队列是一种数据结构,它支持根据元素的优先级对元素进行排序和访问。
在C++中,`priority_queue`是一个标准库容器,它实现了优先队列的功能。
`priority_queue`的参数包括:1. 容器类型:指定优先队列中元素的类型。
例如,`priority_queue<int>`表示优先队列中的元素是整数类型。
2. 容器比较函数:用于比较两个元素的大小关系。
默认情况下,使用小于运算符进行比较。
如果需要自定义比较函数,可以传递一个比较函数对象或函数指针。
3. 容器容量:指定优先队列的最大容量。
如果未指定容量,则默认值为无限制。
4. 自定义堆操作函数:如果需要自定义堆操作函数,可以传递一个函数对象或函数指针。
`priority_queue`的用法包括:1. 插入元素:使用`push()`函数将元素插入优先队列的末尾。
2. 访问最大元素:使用`top()`函数访问优先队列中的最大元素,但不从队列中删除该元素。
3. 删除最大元素:使用`pop()`函数删除优先队列中的最大元素。
4. 获取队列大小:使用`size()`函数获取优先队列中元素的数量。
5. 判断队列是否为空:使用`empty()`函数判断优先队列是否为空。
6. 清空队列:使用`clear()`函数清空优先队列中的所有元素。
以下是一个简单的示例代码,演示了如何使用`priority_queue`:```cpp#include <iostream>#include <queue>#include <vector>int main() {std::priority_queue<int> pq;pq.push(3);pq.push(5);pq.push(1);pq.push(4);pq.push(2);while (!pq.empty()) {std::cout << pq.top() << " ";pq.pop();}std::cout << std::endl;return 0;}```在上述代码中,我们创建了一个`priority_queue<int>`类型的优先队列`pq`,并使用`push()`函数向队列中插入了5个整数。