C++常用数据结构

C++常用数据类型

1. string
   geeksforgeeks-string

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C++常用STL容器

oi-wiki：STL容器

序列式容器

1. vector
   geeksforgeeks-vector

2. queue
   geeksforgeeks-queue

3. stack
   geekdorgeeks-stack
   C++中的stack是一种容器适配器，用于表示后进先出（LIFO，Last In First Out）数据结构。它提供了一组函数来操作一系列元素，具有如下特点和方法：

• 主要特点
  后进先出（LIFO）： stack只允许在容器的一端插入和删除元素，这一端被称为栈顶（top）。
  容器适配器： stack不是一种独立的容器，而是基于其他容器（如deque，vector或list）实现的适配器。默认情况下，stack使用deque作为底层容器。

  std::stack<int> stack1; // 默认构造函数，使用deque作为底层容器
  std::stack<int, std::vector<int>> stack2; // 使用vector作为底层容器
  push()： 向栈顶添加元素。
  
  stack1.push(10); // 将10压入栈顶
  pop()： 移除栈顶元素。该操作不会返回被移除的元素。
  
  stack1.pop(); // 移除栈顶元素
  top()： 返回栈顶元素的引用。
  
  int topElement = stack1.top(); // 获取栈顶元素
  empty()： 检查栈是否为空。
  
  bool isEmpty = stack1.empty(); // 如果栈为空，返回true
  size()： 返回栈中元素的数量。
  
  size_t size = stack1.size(); // 获取栈中元素数量
  

关联式容器(associative container)

分有序和无序

1. unordered_map
   geeksforgeeks-unorderedmap

2. set
   geeksforgeeks-set

3. priority_queue
   堆，heap
   geeksforgeeks-priority_queue

优先级队列的比较函数：在C++中，priority_queue的比较函数通常是一个二元谓词，它应该是一个函数或者函数对象，接受两个参数，返回一个bool值。这里的比较函数cmp是一个成员函数，它不符合这个要求。你要么需要将cmp函数定义为静态的，要么使用一个比较函数对象。

理解自定义比较函数对象中的 a > b 可以通过以下解释：

优先级队列和比较函数

std::priority_queue 是一个基于堆的数据结构。它使用一个比较函数来决定元素的顺序。默认情况下，C++ 标准库使用 std::less<T> 作为比较函数，这意味着它是一个最大堆，即最大的元素在堆顶。

自定义比较函数对象

当我们想要改变这个行为，例如希望最小的元素在堆顶，我们需要提供一个自定义的比较函数。

自定义比较函数的工作原理

比较函数决定了堆中元素的优先级。对于最大堆，比较函数是 std::less<T>，即 a < b，这样较大的元素会被放在堆顶。为了将 std::priority_queue 转变为最小堆，我们需要反转这个比较逻辑，使较小的元素被放在堆顶。

为什么使用 a > b

当我们使用 a > b 作为比较函数时，实际上是在定义一个“较小”的优先级较高的队列。在比较两个元素 a 和 b 时：

• 如果 a 比 b 大，即 a > b 返回 true，则 a 的优先级较低，被放置在堆的更下面。
• 如果 a 比 b 小，即 a > b 返回 false，则 a 的优先级较高，被放置在堆的更上面。

这样，最终较小的元素会被放在堆顶，从而实现最小堆的效果。

代码示例

以下是自定义比较函数对象的实现及其用法：

#include <iostream>
#include <queue>
#include <vector>

// 自定义比较函数对象
// 如果这里是class，需要使用public声明
struct Compare {
    bool operator()(int a, int b) {
        return a > b; // 使最小值在顶部
    }
};

int main() {
    std::priority_queue<int, std::vector<int>, Compare> pq; // 最小堆
    pq.push(3);
    pq.push(1);
    pq.push(4);
    pq.push(1);
    pq.push(5);
    pq.push(9);

    while (!pq.empty()) {
        std::cout << pq.top() << " ";
        pq.pop();
    }

    return 0;
}

输出解释

输出将是 1 1 3 4 5 9。这是因为我们使用了 a > b 作为比较函数，使得较小的元素有较高的优先级，被放在堆顶。

重点总结

• std::priority_queue 默认是最大堆。
• 通过自定义比较函数 a > b，我们定义了较小的元素优先级更高，变成最小堆。
• 这种方式可以灵活地改变优先级队列的行为，以满足不同的需求。