【C++初阶】仿函数和priority_queue的模拟实现（附源码）

aosei

发布于 2024-01-23 14:44:39

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发布于 2024-01-23 14:44:39

文章被收录于专栏：csdn-nagiY

一.仿函数

仿函数，顾名思义就是模仿函数，它其实是一个类，类里面重载了运算符（），在调用这个重载的运算符时，让我们感觉是调用函数一样，可以说相当于C语言里的函数指针一样，但是函数指针的可读性不好，不如仿函数。

仿函数的特点

1.仿函数即使定义相同，也可能有不同的类型； 2.仿函数通常比一般函数速度快； 3.仿函数使程序代码变简单。

例子

template<class T>
class Less
{
public:
	bool operator()(const T& x, const T& y)
	{
		return x < y;
	}
};

int main()
{
	int a = 10, b = 20;
	Less<int> Le;
	cout << Le(a, b) << endl;   //像函数一样调用

	return 0;
}

二.模拟实现priority_queue

priority_queue即优先级队列，它的底层是一个堆，且默认是大堆，所以在模拟实现优先级队列时要先建堆，不了解的话可以参考文章：堆的实现

源码

//less是库里的仿函数， 用来判断左操作数是否小于右操作数，可以用来建大堆
//greater也是库里的仿函数，比较左操作数是否大于右操作数，可以用来建小堆
//库里比较的是内置类型的大小，如果是自定义类型，那么自定义类型里就必须要重载 > 或 < 运算符
template<class T,class Containers=vector<T>,class Compare=less<T>> 
	class priority_queue
	{
	private:
        //默认建大堆
		//向下调整
		void AdjustDown(int parent)
		{
			Compare com;
			int child = 2 * parent + 1;
			while (child < _con.size())
			{
				if (child + 1 < _con.size() && com(_con[parent], _con[child+1]))
				{
					child++;
				}
				
				if (com(_con[parent], _con[child]))
				{
					std::swap(_con[parent], _con[child]);
					parent = child;
					child = 2 * parent + 1;
				}
				else
					break;
			}
		}

		//向上调整
		void AdjustUp(int child)
		{
			Compare com;
			int parent = (child - 1) / 2;
			while (child > 0)
			{
				if (com(_con[parent], _con[child]))
				{
					std::swap(_con[parent], _con[child]);
					child = parent;
					parent = (child - 1) / 2;
				}
				else
					break;
			}
		}
	public:
		priority_queue()   //默认构造
		{
			;
		}
		template<class Inputiterator>   //迭代器区间构造
		priority_queue(Inputiterator first, Inputiterator last)
		{
			while (first != last)   //插入数据
			{
				_con.push_back(*first);
				first++;
			}

			//建堆
			for (size_t i = (_con.size() - 1 - 1) / 2; i >= 0; i--)
			{
				AdjustDown(i);
			}
		}

		void push(const T& x)   //插入
		{
			_con.push_back(x);
			//AdjustDown(0);
			AdjustUp(_con.size() - 1);
		}

		void pop()
		{
			std::swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);  //第一个元素和最后一个元素交换
			_con.pop_back();

			AdjustDown(0);
		}

		const T& top()  const  //取堆顶数据
		{
			return _con[0];
		}

		bool empty()
		{
			return _con.size() == 0;
		}

		size_t size() 
		{
			return _con.size();
		}

	private:
		Containers _con;
	};

三.例题：数组中K个最大的元素

链接：

数组中第K个最大的元素

题目再现：

题解：

这个就类似于topk问题，我们可以先建个大堆（大堆是排降序，小堆是排升序），然后出掉前 K-1 个数据，此时堆顶数据即最终的答案，并返回。之前在C语言那里的时候，还得自己造轮子，手搓一个堆出来，但是C++不用了，直接使用优先级队列priority_queue

class Solution {
public:
    int findKthLargest(vector<int>& nums, int k) 
    {
        priority_queue<int> pq;   //建大堆
        for(auto& e:nums)
        {
            pq.push(e);   //插入数据到堆里
        }

        while(--k)   //出掉前k-1个数据
        {
            pq.pop();
        }

        return pq.top();   //返回堆顶数据
    }
};