heap STL

heap能够用来排序，其调整大顶堆或小顶堆的方法能够作为priority queue实现的低层机制，但细看了《STL源码剖析》中的有关Heap一节，才知道STL中并没有把heap作为一种容器组件，heap的实现亦需要更低一层的容器组件（诸如list,array,vector）作为其底层机制。Heap是一个类属算法，包含在algorithm头文件中。

         在《数据结构》的课时学习中，我们知道heap的图其实是一颗完全二叉树，基于其特征，可以用array来存储，且根据其需要，分为大顶堆和小顶堆。然而，在STL中，由于array的缺点（无法动态改变大小），改用vector代替array，并且只供应大顶堆max-heap。

         在此又不得不粗略提一下vector容器的实现原理。

Vector容器的数据结构实际就是一段线性连续空间，用迭代器start和finish分别指向连续空间中目前被使用的范围（就好像队列queue的头尾指针一样），就个人认为vector其实是和array几乎一样的存在。但vector为了实现快速的内存分配，在分配空间容量时会比当前所需空间多一些，用于存放新添加的元素；当预留空间用完时，以加倍当前容量的分配策略实现重新分配（事实上容量的重新分配需要“重新配置、元素移动、释放原空间”的过程，事实证明这个策略所变现出来的性能非常好）。然后，在基于array和快速内存分配的基础上，应用了迭代器begin、end和end_of_storage(连续可用空间的尾)，提供了首尾标示、大小、容量、空容器、标注（[ ]）运算等等的机能。

         在STL中为堆heap的创建和操作提供了4种算法：make_heap，pop_heap，push_heap和sort_heap。其中：

         make_heap：利用区间[first,last)中的元素构造一个heap。

                    函数原型：void make_heap(first,last)

                    void make_heap(first,last ,compare_fuction)。

         pop_heap:  假定区间[first,last)中已包含一个堆，将first位置和last-1位置上的值交换，重新把[first,last-1)调整为一个堆。

    函数原型：void pop_heap(first,last);

              void pop_heap(first,last,compare_fuction)。

         push_heap: 假定区间[first,last-1)已经包含了一个堆，把区间[first,last)调整为一个堆（从而     把last-1位置上的元素压入堆。

    函数原型：void push_heap(first,last);

              void push_heap(first,last,compare_fuction).

         sort_heap: 对存储在堆中的元素进行排序。

                    函数原型：void sort_heap(first,last);

                              void sort_heap(first,last,compare_fuction)

         对比之前做过的堆排序的实验，感觉STL中的heap优化并不比教材里面介绍的强多少。想想也应该是，那算法思想是一模一样的，但在代码的实现上，STL中做到了规范化。其次，STL中应用了vector作为heap的底层机制，克服了教材中用array存储空间无法动态改变大小的缺点。其三，STL中关于heap的四个算法都实现了函数重载，虽然STL中关于heap默认调整成的是大顶堆，但却可以让用户利用自定义的compare_fuction函数实现大顶堆或小顶堆。其四，heap的低层机制vector本身就是一个类模板，heap基于vector便实现了对各种数据类型（无论基本数据类型还是用户自定义的数据类型）的堆排（前提是用户自定义的数据类型要提供比较机制compare_fuction函数）。

参考阅读书籍：《STL源码剖析》、《C++Primer中文版》、

《标准模板库自修教程与参考手册：STL进行C++编程》