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STL中priority_queue的使用注意事項

今天在使用priority_queue寫一個演算法的時候,總是報heap異常,查了很久,才知道原因。

我們知道優先順序佇列的底層是用heap來實現的,每次push和pop操作後,都會呼叫heapify來調整最大堆得結構。

我們先來看看priority_queue的宣告:

priority_queue<stack<Activity>, vector<stack<Activity>>, cmp> pq;

這是我使用的一個優先順序佇列,佇列裡每個元素都是一個stack,第一個引數就是元素的型別,第二個引數是指定優先順序佇列使用什麼容器,如果不指定,預設就是vector。下面是priority_queue的模板宣告:

template<class _Ty,
	class _Container = vector<_Ty>,
	class _Pr = less<typename _Container::value_type> >

我們可以看到,第三個模板引數就是比較函數了,指定優先順序佇列中的比較方法。這個比較方法必須是strick weak order的,不知道的同學可以上網查一查。這個非常重要,以後每次調整heap前,都會檢查現有佇列是否是strick weak order。下面是我的比較方法:

struct cmp
{
	bool operator()(stack<Activity> &q1, stack<Activity> &q2)
	{
		if(q1.top().start < q2.top().start)
			return true;
		return false;
	}
};
如果你優先順序佇列中的元素是一個容器的話(比如vector,stack,queue之類的),就需要特別注意了,如果你要向優先順序佇列中的元素(這個元素是一個容器)中插入元素的話,我的建議是先把該容器整個pop出來,然後更新該容器,再push進去,程式碼如下:
Activity a(s[i], f[i]);
stack<Activity> st = pq.top();
st.push(a);
pq.pop();
pq.push(st);
你會想,這樣寫會更簡便啊:
Activity a(s[i], f[i]);
pq.top().push(a);
這會引發一個嚴重的錯誤,因為你插入的元素並沒有呼叫priority_queue的push操作,所以並不會更新其佇列的順序,這樣,佇列中的順序就可能已經錯亂了,你會說:下次呼叫push的時候不就會重新調整好heap的順序麼,下面我們來看priority_queue的原始碼:
	void push(value_type&& _Val)
		{	// insert element at beginning
		c.push_back(_STD move(_Val));
		push_heap(c.begin(), c.end(), comp);
		}

我們在進入push_heap這個agorithm中的演算法(注意這是一個通用演算法):
template<class _RanIt,
	class _Pr> inline
	void push_heap(_RanIt _First, _RanIt _Last, _Pr _Pred)
	{	// push *(_Last - 1) onto heap at [_First, _Last - 1), using _Pred
	_DEBUG_RANGE(_First, _Last);
	_DEBUG_POINTER(_Pred);
	if (_First != _Last)
		{	// check and push to nontrivial heap
		--_Last;
		_DEBUG_HEAP_PRED(_First, _Last, _Pred);
		_Push_heap_0(_Unchecked(_First), _Unchecked(_Last), _Pred,
			_Dist_type(_First), _Val_type(_First));
		}
	}

注意,在push_heap之前,他會進行_DEBUG_HEAP_PRED檢查,就是檢查堆中的元素是否按照你給定的順序進行排序的,如果不是,直接返回一個異常。所以,我們在想priority_queue中的容器中插入資料時,先pop,再修改,最後push。不會產生上述問題。