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c语言priority_queue的用法是什么

小亿
87
2023-11-23 17:40:16
栏目: 编程语言

在C语言中,要使用优先队列(priority queue),你需要使用堆(heap)数据结构来实现。堆是一种特殊的二叉树,具有以下性质:

  1. 父节点的值总是大于等于(或小于等于)子节点的值,其中大根堆要求父节点值大于等于子节点,小根堆要求父节点值小于等于子节点。
  2. 堆总是一棵完全二叉树,即除了最后一层外,其他层都是满的,并且最后一层的节点都靠左排列。

在C语言中,可以使用数组来表示二叉堆。对于大根堆,数组中的每个元素都比其子节点的值要大;对于小根堆,数组中的每个元素都比其子节点的值要小。

以下是C语言中使用优先队列的一般步骤:

  1. 定义一个堆的结构体,包含一个数组和一个变量表示当前堆中元素的数量。
#define MAX_SIZE 100

typedef struct {
    int data[MAX_SIZE];
    int size;
} PriorityQueue;
  1. 实现堆的一些基本操作,如插入元素、删除堆顶元素等。这些操作需要保持堆的性质(父节点的值大于等于子节点)。
void insert(PriorityQueue* queue, int value) {
    if (queue->size >= MAX_SIZE) {
        printf("Priority queue is full.\n");
        return;
    }

    // 插入新元素到堆的最后
    int i = queue->size;
    queue->data[i] = value;

    // 调整堆,确保满足堆的性质
    while (i > 0 && queue->data[i] > queue->data[(i - 1) / 2]) {
        // 交换当前节点和父节点的值
        int temp = queue->data[i];
        queue->data[i] = queue->data[(i - 1) / 2];
        queue->data[(i - 1) / 2] = temp;
        i = (i - 1) / 2;  // 更新当前节点的索引
    }

    queue->size++;  // 更新堆的大小
}

int deleteMax(PriorityQueue* queue) {
    if (queue->size == 0) {
        printf("Priority queue is empty.\n");
        return -1;  // 表示空值或错误
    }

    int max = queue->data[0];  // 保存堆顶元素
    queue->size--;  // 更新堆的大小

    // 将最后一个元素移动到堆顶
    queue->data[0] = queue->data[queue->size];

    // 调整堆,确保满足堆的性质
    int i = 0;
    while (2 * i + 1 < queue->size) {
        int left = 2 * i + 1;  // 左子节点的索引
        int right = 2 * i + 2;  // 右子节点的索引
        int largest = i;  // 最大值的索引

        // 找到较大的子节点
        if (left < queue->size && queue->data[left] > queue->data[largest]) {
            largest = left;
        }
        if (right < queue->size && queue->data[right] > queue->data[largest]) {
            largest = right;
        }

        if (largest == i) {
            break;  // 已经满足堆的性质,退出循环
        }

        // 交换当前节点和较大子节点的值
        int temp = queue->data[i];
        queue->data[i] = queue->data[largest];
        queue->data[largest] = temp;

        i = largest;  // 更新当前节点的索引
    }

    return max;
}
  1. 使用优先队列的代码示例:
int main() {
    PriorityQueue queue;
    queue.size = 0;

    insert(&queue, 5);
    insert

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