基本概念
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 >中。
STL中关于heap默认调整成的是大顶堆,可以用自定义的compare_fuction函数实现大顶堆或小顶堆。
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)。
堆是一棵树完全二叉树,对于该完全二叉树中的每一个结点x,其关键字大于等于(或小于等于)其左右孩子结点,而其左右子树均为一个二叉堆。
在上述的定义中,若堆中父亲结点关键字的值大于等于孩子结点,则称该堆为大顶堆;若堆中父亲结点关键子的值小于等于孩子结点,则称该堆为小顶堆。
由于堆是一棵完全二叉树,所以我们可以很轻易地用一个数组存储堆中的每一个元素,并且由子结点访问到其父亲结点和由父亲结点访问到其子结点。
头文件
STL堆操作 STL里面的堆操作一般用到的只有4个。
1 2 3 4 make_heap Make heap from range (function template ) push_heap Push element into heap range (function template ) pop_heap Pop element from heap range (function template ) sort_heap Sort elements of heap (function template )
make_heap 1 2 3 4 5 template <class RandomAccessIterator > void make_heap ( RandomAccessIterator first , RandomAccessIterator last ); template <class RandomAccessIterator , class Compare > void make_heap ( RandomAccessIterator first , RandomAccessIterator last , Compare comp );
一个参数是数组或向量的头指针,第二个向量是尾指针。第三个参数是比较函数的名字。在缺省的时候,默认是大跟堆。 作用 :以[ begin,end )内元素建立堆。
push_heap 向堆中插入元素分为两个步骤:
先将待插入的元素插入到底层容器的末端,通过push_back函数实现。
再调用push_heap(b,e,cmp)函数堆新插入的元素做向上调整。
所以,调用push_heap函数之前,先要保证待插入的元素已经放到了原容器的末尾,否则push_heap就做了无用功。
1 2 3 4 5 template <class RandomAccessIterator > void push_heap ( RandomAccessIterator first , RandomAccessIterator last ); template <class RandomAccessIterator , class Compare > void push_heap ( RandomAccessIterator first , RandomAccessIterator last , Compare comp );
假设由[first,last-1)是一个有效的堆,然后,再把堆中的新元素加进来(新元素放到最后一个位置),做成一个堆。
sort_heap 1 2 3 4 5 template <class RandomAccessIterator > void sort_heap ( RandomAccessIterator first , RandomAccessIterator last ); template <class RandomAccessIterator , class Compare > void sort_heap ( RandomAccessIterator first , RandomAccessIterator last , Compare comp );
sort_heap对[first,last)中的序列进行排序。它假设这个序列是有效堆。(当然,经过排序之后就不是一个有效堆了)
pop_heap 1 2 3 4 5 template <class RandomAccessIterator > void pop_heap ( RandomAccessIterator first , RandomAccessIterator last ); template <class RandomAccessIterator , class Compare > void pop_heap ( RandomAccessIterator first , RandomAccessIterator last , Compare comp );
不是真的把最大(最小)的元素从堆中弹出来,而是重新排序堆,使得第一个和最后一个进行交换,但是并不弹出最大值。它把first和last交换,然后将[first,last-1)的数据再做成一个堆。 需要手动删除最后一个元素(a.pop_back());
示例 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 #include <iostream> #include <algorithm> #include <vector> using namespace std ;int main () { int myints[] = {10 ,20 ,30 ,5 ,15 }; vector <int > v (myints,myints+5 ) ; vector <int >::iterator it; make_heap (v.begin(),v.end()); 建立堆 cout << "initial max heap : " << v.front() << endl ; pop_heap (v.begin(),v.end()); v.pop_back(); cout << "max heap after pop : " << v.front() << endl ; v.push_back(99 ); 添加元素 push_heap (v.begin(),v.end()); cout << "max heap after push: " << v.front() << endl ; sort_heap (v.begin(),v.end()); 排序堆中元素 cout << "final sorted range :" ; for (unsigned i=0 ; i<v.size(); i++) cout << " " << v[i]; cout << endl ; return 0 ; }
输出:
1 2 3 4 initial max heap : 30 max heap after pop : 20 max heap after push: 99 final sorted range : 5 10 15 20 99
参考资料 C++ primer C++ Library ReferenceSTL 堆heap的用法 C++ STL 常见算法(比较详细) STL之heap相关操作算法 //写的详细