STL中优先队列的模拟实现与仿函数的介绍

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671 words

仿函数

上回我们说到，优先队列的实现需要用到仿函数的特性

让我们再回到这里

这里我们发现他传入的用于比较的东西竟然是一个类模板，而不是我们所见到的函数

我们可以先创建一个类，用于比较大小

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struct Less
{
    bool operator()(int x, int y)
    {
        return x < y;
    }
};

这里我们创建了一个Less类，并且重载了圆括号，让他比较x<y是否成立

我们可以这样使用

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Less ls;
cout << ls(1, 2) << endl;

结果是1

我们单单从cout这一句来看，ls就好像一个函数一样，可以比较1和2的大小，但是实际上是由Less创建的一个对象来比较的

我们把这一句还原

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Less ls;
cout << ls(1, 2) << endl;
cout << ls.operator()(1, 2) <<endl;

实际上后面这一句才是原本的样子

如果我们给这个类加上个模板

例如

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template<class T>
struct Less
{
    bool operator()(T x, T y)
    {
        return x < y;
    }
};

这样就可以用来比较不止整形的大小了

这样我们就可以在别的类内部通过类模板来传递函数的功能

讲到这我们就明白了，这个仿函数实际上的功能类似于函数指针，是用来传递函数的逻辑的

这样做的好处是我们可以自行定义需要的函数

例如当堆中的数据为自定义类型，通用的less和greater比较就不起作用了，需要自行定义传入了

优先队列的模拟实现

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#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
namespace xu
{
	template<class T>
	struct less
	{
		bool operator()(const T& left, const T& right)
		{
			return left < right;
		}
	}; // 仿函数的实现

	template<class T>
	struct greater
	{
		bool operator()(const T& left, const T& right)
		{
			return left > right;
		}
	}; // 仿函数的实现

	template<class T, class Container = std::vector<T>, class Compare = less<T>>
	class priority_queue
	{
	public:
		// 创造空的优先级队列
		priority_queue() : c() {}

		template<class Iterator>
		priority_queue(Iterator first, Iterator last)
			: c(first, last)
		{
			// 将c中的元素调整成堆的结构
			int count = c.size();
			int root = ((count - 2) >> 1);
			for (; root >= 0; root--)
				AdjustDown(root);
		}

		void push(const T& data)
		{
			c.push_back(data);
			AdjustUP(c.size() - 1);
		}

		void pop()
		{
			if (empty())
				return;

			swap(c.front(), c.back());
			c.pop_back();
			AdjustDown(0);
		}

		size_t size()const
		{
			return c.size();
		}

		bool empty()const
		{
			return c.empty();
		}

		const T& top()const
		{
			return c.front();
		}
	private:
		// 向上调整
		void AdjustUP(int child)
		{
			int parent = ((child - 1) >> 1);
			while (child)
			{
				if (Compare()(c[parent], c[child]))
				{
					swap(c[child], c[parent]);
					child = parent;
					parent = ((child - 1) >> 1);
				}
				else
				{
					return;
				}
			}
		}

		// 向下调整
		void AdjustDown(int parent)
		{
			size_t child = parent * 2 + 1;
			while (child < c.size())
			{
				// 找以parent为根的较大的孩子
				if (child + 1 < c.size() && Compare()(c[child], c[child + 1]))
					child += 1;

				// 检测双亲是否满足情况
				if (Compare()(c[parent], c[child]))
				{
					swap(c[child], c[parent]);
					parent = child;
					child = parent * 2 + 1;
				}
				else
					return;
			}
		}
	private:
		Container c;
	};
}
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