STL源码剖析之heap,priority_queue【2013.11.25】

 STL源码剖析之heap,priority_queue【2013.11.25】

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priority_queue是一种特殊的queue，queue的出队顺序是根据入队顺序确定的，priority_queue则有一种权重概念，他的出队顺序由这个权重大小决定。

heap不是容器，但是却是实现priority_queue的关键，由他实现权重排列。实现权重出队。

heap

heap在数据结构中，是一种堆的概念（二叉堆，这里分为大堆[max_heap]和小堆[min_heap]，即最大值，最小值位于堆的跟节点，下图A）。

对于堆的概念

所谓的大堆就是 父节点比子节点大，同样小堆就是父节点小于子节点。这样保持根节点永远是最大或最小的。

由于堆的特殊性质，完全二叉树，所以堆的数据可以用一个连续空间表示，其父子节点之间的关系可以是 A为第0个，其子节点A，B就是第 1 ，2个，即 2i和2i+1；

对于堆，在priority_queue中，最重要的就是heap的取出算法，即每次取最大或最小（pop）；当然还有构造一个heap（push）；

【1】构造heap就是一个一个节点push进heap；

第一个即为根节点，之后的push，则是和父节点比较，如果大就互换父子节点，再向上取父节点，循环。看图：

代码如下：

【2】取出堆POP，就是直接取跟节点，然后对应的互换子节点。保证堆的规范。

先取跟节点，然后判断两个子节点，大的子节点变成父节点；

然后并继续向下，左右子节点判断，取大的，并和堆的最后一个节点比较，如果最后一个大就把最后一个直接放到此节点，否则就是取大的子节点变父节点，继续向下重复操作

如图：

代码如下：

【1】heap在STL中是用vector做容器实现的。根据heap的父节点和子节点的关系（i ， 2i ， 2i+1 ）

【2】heap的pop操作中，取出跟节点，完成pop后，并没有删除，而是放到了vector的最后元素，由pop步骤图可以看出；

【3】heap没有迭代器，虽然vector有迭代器，但是作为底层容器封装成heap后，heap没有提供迭代器

priority_queue

priority_queue也不是一种严格意义的容器，也是一种容器配接器

根据heap的特性，每次都取出最大货最小值，那么priority_queue就的出队序列就可以根据heap的根节点确定了，而不是入队顺序。

所以只要在heap之上再做封装，就可以实现了。

根据代码可以看出，底层还是默认Vector，可以指定底层的实现容器。

和queue不同的是 push和pop方法，是用到了，建立heap和出heap的方法，实现构造一个大小堆，出堆（取最大小元素），

值得注意的是，定义的时候多了一个Compare ，这个是在push和pop 堆的时候的比较规则，当是特殊元素的时候，就需要指定对应的compare 仿函数！

【1】没有迭代器

附录priority_queue使用范例：

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