Giới thiệu priority_queue:
Priority queue là một loại container adaptor, được thiết kế đặc biệt để phần tử ở đỉnh luôn luôn là phần tử có độ ưu tiên lớn nhất so với các phần tử khác.
Nó giống như một heap, mà ở đây là heap max, tức là phần tử có độ ưu tiên lớn nhất có thể được lấy ra và các phần tử khác được chèn vào bất kì.
Khác với queue, priority_queue không có khái nhiệm front, back mà chỉ có khái nhiệm top tương tự như stack.
Độ ưu tiên có thể sử dụng các phép toán trong thư viện functional hoặc lập trình viên có thể tự định nghĩa.
Phép toán so sánh mặc định khi sử dụng priority queue là phép toán less (Xem thêm ở thư viện functional).
Một số phép toán so sánh của thư viện functional:
| equal_to | Bằng (==) |
| not_equal_to | Không bằng (!=) |
| greater | Lớn hơn (>) |
| less | Nhỏ hơn (<) |
| greater_equal | Lớn hơn hoặc bằng (>=) |
| less_equal | Nhỏ hơn hoặc bằng (<=) |
Để sử dụng priority queue một cách hiệu quả, các bạn nên học cách viết hàm so sánh để sử dụng cho linh hoạt cho từng bài toán.
Khai báo priority_queue:
Trong C++ không có thư viện priority_queue, do đó, để sử dụng priority_queue, ta cần khai báo thư viên queue:
#include <queue>
Khai báo với phép toán mặc định là less:
priority_queue <int> myPriorityQueue;
Ta có thể tưởng tượng priority_queue tương tự như stack, do đó, phần tử có độ ưu tiên lớn nhất sẽ nằm về phía bên phải (Như hình ảnh ở phần giới thiệu priority_queue). Do đó, khi sử dụng phép toán less, phần tử độ ưu tiên cao nhất là phần tử có giá trị lớn nhất.
Khai báo với phép toán khác:
Ví dụ: sử dụng phép toán greater của thư viện functional
priority_queue <int,vector<int>,greater<int> > myPriorityQueue ;
Khi sử dụng phép toán greater, phần tử độ ưu tiên cao nhất là phần tử có giá trị nhỏ nhất.
Khai báo sử dụng class so sánh tự định nghĩa:
Ta sử dụng một struct kết hợp với nạp chồng toán tử dấu ngoặc đơn như ví dụ bên dưới:
|
1
2
3
4
5
6
7
|
struct cmp{
bool operator() (int a,int b) {return a<b;}
};
int main() {
…
priority_queue <int,vector<int>,cmp > q;
}
|
Các phương thức thành viên:
| Capacity: | |
| size() | Trả về số lượng phần tử của priority_queue |
| empty() | Trả về true(1) nếu priority_queue rỗng, ngược lại là false (0) |
| Element access: | |
| top() | Truy xuất phần tử ở đỉnh priority_queue (phần tử có độ ưu tiên lớn nhất) |
| Modifier: | |
| push (const x) | Thêm phần tử có giá trị x vào priority_queue. Kích thước priority_queue tăng thêm 1. |
| pop () | Loại bỏ phần tử ở đỉnh priority_queue. Kích thước priority_queue giảm đi 1. |
Capacity:
size()
Trả về số lượng phần tử của priority_queue.
Ví dụ: Tạo một priority_queue có 5 phần tử bất kì và in ra số lượng phần tử của priority_queue này.
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
|
#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;
int main()
{
priority_queue<int> myPriorityQueue;
for(int i =0 ; i < 5; i++) {
myPriorityQueue.push(100) ; // 100 100 100 100 100
}
cout << “The size of priority_queue is: “ << myPriorityQueue.size()<< endl;
return 0;
}
|
Lưu ý:
Tương tự như stack, queue, ta không thể khai báo:
|
1
|
priority_queue<int>myPriorityQueue(5) ;
|
để khai báo 5 phần tử rỗng tương tự như vector hay list vì priority_queue không cho phép ta khai báo phần tử rỗng.
Tương tự, ta không thể khai báo:
|
1
|
priority_queue <int> myPriorityQueue (5,100)
|
để khai báo 5 phần tử của priority_queue có giá trị 100.
empty()
Trả về true(1) nếu priority_queue rỗng, ngược lại là false (0)
Ví dụ: Kiểm tra priority_queue có rỗng không và in ra thông báo tương ứng.
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
|
#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;
int main()
{
priority_queue<int> myPriorityQueue ;
if( myPriorityQueue.empty()) {
cout<<“priority_queue is empty! “<<endl ;
}
else {
cout<<“priority_queue is not empty! “<<endl ;
}
return 0;
}
|
Element access:
top()
Truy xuất phần tử ở đỉnh priority_queue (phần tử có độ ưu tiên lớn nhất)
Ví dụ 1: Tạo priority_queue có 5 phần tử có giá trị lần lượt là 5,3,2,4,1 với độ ưu tiên mặc định. Hãy in ra các phần tử theo thứ tự độ ưu tiên cao nhất đến thấp nhất.
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
|
#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;
int main()
{
priority_queue<int> myPriorityQueue ;
// creat priority_queue
myPriorityQueue.push(5) ;
myPriorityQueue.push(3) ;
myPriorityQueue.push(2) ;
myPriorityQueue.push(4) ;
myPriorityQueue.push(1) ;
// print priority_queue
while(!myPriorityQueue.empty()) {
cout<<myPriorityQueue.top()<<” “ ;
myPriorityQueue.pop() ;
}
return 0;
}
|
Nhận xét: Mặc dù thứ tự ta cho vào priorty_queue là 5,3,2,4,1 không được sắp xếp, tuy nhiên, khi in ra kết quả, ta có thứ tự giảm dần 5,4,3,2,1(Độ ưu tiên là in số lớn nhất, vì độ ưu tiên mặc định là less).
Ví dụ 2: Tạo priority_queue có 5 phần tử có giá trị lần lượt là 5,3,2,4,1 với độ ưu tiên là greater. Hãy in ra các phần tử theo thứ tự độ ưu tiên cao nhất đến thấp nhất.
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
|
#include <queue>
using namespace std;
int main()
{
priority_queue<int,vector<int>,greater<int> > myPriorityQueue ;
// creat priority_queue
myPriorityQueue.push(5) ;
myPriorityQueue.push(3) ;
myPriorityQueue.push(2) ;
myPriorityQueue.push(4) ;
myPriorityQueue.push(1) ;
// print priority_queue
while(!myPriorityQueue.empty()) {
cout<<myPriorityQueue.top()<<” “ ;
myPriorityQueue.pop() ;
}
return 0;
}
|
Nhận xét: kết quả in ra theo thứ tự tăng dần 1,2,3,4,5 vì độ ưu tiên là greater (lớn hơn).
Ví dụ 2: Tạo priority_queue có 5 phần tử có giá trị lần lượt là 5,3,2,4,1 với độ ưu tiên được mô tả bởi phương thức so sánh :
|
1
2
3
4
5
|
struct cmp{
bool operator() (int a,int b) {return a<b;}
};
|
Hãy in ra các phần tử theo thứ tự độ ưu tiên cao nhất đến thấp nhất.
|
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
|
#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;
struct cmp{
bool operator() (int a,int b) {
return a<b;
}
};
int main()
{
priority_queue <int,vector<int>,cmp > myPriorityQueue ;
// creat priority_queue
myPriorityQueue.push(5) ;
myPriorityQueue.push(3) ;
myPriorityQueue.push(2) ;
myPriorityQueue.push(4) ;
myPriorityQueue.push(1) ;
// print priority_queue
while(!myPriorityQueue.empty()) {
cout<<myPriorityQueue.top()<<” “ ;
myPriorityQueue.pop() ;
}
return 0;
}
|
Modifier:
push (const x)
Thêm phần tử có giá trị x vào priorty_queue. Kích thước priorty_queue tăng thêm 1.
Ví dụ:
Viết chương trình cho người dùng nhập vào kích thước priorty_queue và nhập vào giá trị các phần tử. In các phần tử trong priorty_queue.
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
|
#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;
int main()
{
priority_queue<int> myPriorityQueue;
int n; // size of queue
cout<<“Size: “ ;
cin>>n ;
// create queue
int tempNumber ;
for(int i = 0 ; i<n; i++) {
cin>>tempNumber ;
myPriorityQueue.push(tempNumber) ;
}
// print queue
for(int i = 0 ; i<n; i++) {
tempNumber = myPriorityQueue.top() ;
myPriorityQueue.pop();
cout<<tempNumber<<” “ ;
}
return 0;
}
|
pop ()
Loại bỏ phần tử ở đình priority_queue (phần tử cuối cùng được thêm vào priority_queue). Kích thước priority_queue giảm đi 1.
Ví dụ: Viết chương trình cho người dùng nhập vào kích thước priority_queue và nhập vào giá trị các phần tử. Sau đó, loại bỏ đi một nửa các phần tử ở đỉnh priority_queue.
|
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
|
#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;
int main()
{
priority_queue<int> myPriorityQueue;
int n; // size of priority_queue
cout<<“Size: “ ;
cin>>n ;
// create priority_queue
int tempNumber ;
for(int i = 0 ; i<n; i++) {
cin>>tempNumber ;
myPriorityQueue.push(tempNumber ) ;
}
// delete element
for(int i = 0 ; i<n/2; i++) {
myPriorityQueue.pop() ;
}
// print priority_queue
n = myPriorityQueue.size() ; // after using pop(), the size of priority_queue < n
for(int i = 0 ; i<n; i++) {
tempNumber = myPriorityQueue.top() ;
myPriorityQueue.pop();
cout<<tempNumber<<” “ ;
}
return 0;
}
|
