一.heap
在STL中,priority_queue(优先权队列)的底层机制是最大堆,因此有必要先来了解一下heap。heap采用完全二叉树的结构,当然不是真正的binary tree,因为对于完全二叉树,我们通常用一个数组来表示。
以下几个算法都是STL的泛型算法,包含在头文件algorithm里,priority_queue的push(),pop()都有直接调用它们。
1.push_heap算法
首先,将新元素插入到底层vector的end()处。为了满足最大堆原理(每个结点的值必须大于或等于其子结点的值),于是将新结点与其父亲结点比较,如果其值大于父亲结点,就交换父子结点,直到不需要交换或者它已经到达根结点为止。
2.pop_heap算法
因为作为最大堆,根结点即为最大值。交换vector首尾(first和last)元素,并重新调整[first,last-1)部分,也就是将“新根结点”跟其较大子结点交换,并持续下放,知道叶子结点为止。注意,pop_heap之后,最大元素只是被放在底部容器的最尾端,并没有被取走。若要取走,可用vector的pop_back()函数。
3.sort_heap算法
持续对整个heap做pop_heap操作,每次将操作范围从后向前缩减一个元素,于是我们得到一个递增序列。显然,排序后的heap不是一个合法的heap了。
4.make_heap算法
这个算法用来将数组转化成一个heap。
二.priority_queue
顾名思义,priority_queue是一个拥有权值观念的queue。由于这是一个queue,所以只允许在底端加入元素,并从顶端取出元素,除此之外没有其他存取元素的途径,所以priority_queue没有迭代器,不提供遍历功能。
注意,priority_queue缺省情况下是以vector为底部容器,并不是deque,而queue是以deque为底部容器。
三.堆排序
了解以上内容后,最重要的是我们可以自己写出一个堆排序算法,而不是简单的应用这些泛型算法。当然了,限于本人水平,肯定与源码有天壤之别,只是一个简单的堆排序算法而已。
void AdjustDown(vector<int> &A,int index,int rindex)
{
int len=A.size();
int child=2*index+1; //左孩子下标
int temp=A[index];
while(child<=rindex)
{
if(child<rindex&&A[child]<A[child+1]) //若右孩子大于左孩子
child++; //child指向右孩子
if(temp>=A[child]) break; //父结点大于孩子结点,无需调整
A[(child-1)/2]=A[child]; //否则父结点放较大孩子
child=2*child+1; //child指向“空”结点左孩子
}
A[(child-1)/2]=temp; //空结点放需要调整(index)的值
} void HeapSort(vector<int> &A)
{
int i;
int len=A.size();
for(i=(len-2)/2;i>=0;i--) //make_heap
AdjustDown(A,i,len-1);
for(i=len-1;i>0;i--)
{
swap(A[0],A[i]);
AdjustDown(A,0,i-1);
}
}