C++ STL priority_queue自定义排序实现方法详解

前面讲解 priority_queue 容器适配器时，还遗留一个问题，即当 <function> 头文件提供的排序方式（std::less<T> 和 std::greater<T>）不再适用时，如何自定义一个满足需求的排序规则。

首先，无论 priority_queue 中存储的是基础数据类型（int、double 等），还是 string 类对象或者自定义的类对象，都可以使用函数对象的方式自定义排序规则。例如：

#include<iostream>
#include<queue>
using namespace std;
//函数对象类
template <typename T>
class cmp
{
public:
  //重载 () 运算符
  bool operator()(T a, T b)
  {
    return a > b;
  }
};
int main()
{
  int a[] = { 4,2,3,5,6 };
  priority_queue<int,vector<int>,cmp<int> > pq(a,a+5);
  while (!pq.empty())
  {
    cout << pq.top() << " ";
    pq.pop();
  }
  return 0;
}

运行结果为：
2 3 4 5 6

注意，C++ 中的 struct 和 class 非常类似，前者也可以包含成员变量和成员函数，因此上面程序中，函数对象类 cmp 也可以使用 struct 关键字创建：

struct cmp
{
  //重载 () 运算符
  bool operator()(T a, T b)
  {
    return a > b;
  }
};

可以看到，通过在 cmp 类（结构体）重载的 () 运算符中自定义排序规则，并将其实例化后作为 priority_queue 模板的第 3 个参数传入，即可实现为 priority_queue 容器适配器自定义比较函数。

除此之外，当 priority_queue 容器适配器中存储的数据类型为结构体或者类对象（包括 string 类对象）时，还可以通过重载其 > 或者 < 运算符，间接实现自定义排序规则的目的。

注意，此方式仅适用于 priority_queue 容器中存储的为类对象或者结构体变量，也就是说，当存储类型为类的指针对象或者结构体指针变量时，此方式将不再适用，而只能使用函数对象的方式。

要想彻底理解这种方式的实现原理，首先要搞清楚 std::less<T> 和 std::greater<T> 各自的底层实现。实际上，<function> 头文件中的 std::less<T> 和 std::greater<T> ，各自底层实现采用的都是函数对象的方式。比如，std::less<T> 的底层实现代码为：

template <typename T>
struct less {
  //定义新的排序规则
  bool operator()(const T &_lhs, const T &_rhs) const {
    return _lhs < _rhs;
  }
};

std::greater<T> 的底层实现代码为：

template <typename T>
struct greater {
  bool operator()(const T &_lhs, const T &_rhs) const {
    return _lhs > _rhs;
  }
};

可以看到，std::less<T> 和 std::greater<T> 底层实现的唯一不同在于，前者使用 < 号实现从大到小排序，后者使用 > 号实现从小到大排序。

那么，是否可以通过重载 < 或者 > 运算符修改 std::less<T> 和 std::greater<T> 的排序规则，从而间接实现自定义排序呢？答案是肯定的，举个例子：

#include<queue>
#include<iostream>
using namespace std;
class node {
public:
  node(int x = 0, int y = 0) :x(x), y(y) {}
  int x, y;
};
//新的排序规则为：先按照 x 值排序，如果 x 相等，则按 y 的值排序
bool operator < (const node &a, const node &b) {
  if (a.x > b.x) return 1;
  else if (a.x == b.x)
    if (a.y >= b.y) return 1;
  return 0;
}
int main() {
  //创建一个 priority_queue 容器适配器，其使用默认的 vector 基础容器以及 less 排序规则。
  priority_queue<node> pq;
  pq.push(node(1, 2));
  pq.push(node(2, 2));
  pq.push(node(3, 4));
  pq.push(node(3, 3));
  pq.push(node(2, 3));
  cout << "x y" << endl;
  while (!pq.empty()) {
    cout << pq.top().x << " " << pq.top().y << endl;
    pq.pop();
  }
  return 0;
}

输出结果为：
x y
1 2
2 2
2 3
3 3
3 4

可以看到，通过重载 < 运算符，使得 std::less<T> 变得适用了。
读者还可以自行尝试，通过重载 > 运算符，赋予 std::greater<T> 和之前不同的排序方式。

当然，也可以以友元函数或者成员函数的方式重载 > 或者 < 运算符。需要注意的是，以成员函数的方式重载 > 或者 < 运算符时，该成员函数必须声明为 const 类型，且参数也必须为 const 类型，至于参数的传值方式是采用按引用传递还是按值传递，都可以（建议采用按引用传递，效率更高）。

例如，将上面程序改为以成员函数的方式重载 < 运算符：

class node {
public:
  node(int x = 0, int y = 0) :x(x), y(y) {}
  int x, y;
  bool operator < (const node &b) const{
    if ((*this).x > b.x) return 1;
    else if ((*this).x == b.x)
      if ((*this).y >= b.y) return 1;
    return 0;
  }
};

同样，在以友元函数的方式重载 < 或者 > 运算符时，要求参数必须使用 const 修饰。例如，将上面程序改为以友元函数的方式重载 < 运算符。例如：

class node {
public:
  node(int x = 0, int y = 0) :x(x), y(y) {}
  int x, y;
  friend bool operator < (const node &a, const node &b);
};
//新的排序规则为：先按照 x 值排序，如果 x 相等，则按 y 的值排序
bool operator < (const node &a, const node &b){
  if (a.x > b.x) return 1;
  else if (a.x == b.x)
    if (a.y >= b.y) return 1;
  return 0;
}

总的来说，以函数对象的方式自定义 priority_queue 的排序规则，适用于任何情况；而以重载 > 或者 < 运算符间接实现 priority_queue 自定义排序的方式，仅适用于 priority_queue 中存储的是结构体变量或者类对象（包括 string 类对象）。

到此这篇关于C++ STL priority_queue自定义排序实现方法详解的文章就介绍到这了,更多相关STL priority_queue自定义排序内容请搜索猪先飞以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持猪先飞！