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队列 是一种现实中很常见的数据结构,但有时候队列排序不仅仅依靠入队时间来决定,而是不同的元素有不同的优先级。显然,通过 6.1 中的 最大二叉堆 可以很容易实现 优先队列 。
优先队列 是 队列 的一种,所以有队列的基本特性:
1.队列 有 队头 和 队尾 两端。
2.入队 操作只能从 队尾 进行,出队 操作只能从 队头 进行。
3.先 入队 的先 出队 ,即 先进先出(First In First Out),FIFO 。
还有一个隐含特性,队列可以自行 扩容(缩容),而不需要用户关心,很显然,最大二叉堆已经满足了这个要求。
首先使用一个由 纯虚函数 构成的 抽象类 作为一个队列接口,接口内定义一些队列的基本操作。具体代码如下:
template <class T>
class Queue{
public:
virtual int size() = 0;
virtual bool isEmpty() = 0;
virtual void print() = 0;
//入队操作
virtual void enqueue(T num) = 0;
//出队操作
virtual void dequeue() = 0;
//获得队首元素
virtual T front() = 0;
};
下面只需要通过继承 抽象类,并且重写 纯虚函数 ,就可以完成 优先队列 的实现。优先队列类的框架如下:
template <class T>
class PriorityQueue{
...
private:
MaxHeap<T> heap;
};
同样,这里为了避免重复设计就可以兼容更多数据类型,引入了 泛型 ,即 模板 的概念。(模板的关键字是 class 或 typename)
这里的 heap 表示一个 最大二叉堆 ,同样,为了保护数据,变量设置为 private 。
注:这里没有显式的给出构造函数,因为子类中除了最大二叉堆对象之外没有特别需要初始化的东西。编译器会默认先调用 最大二叉堆 类(即父类)的构造函数,再去调用 优先队列 类(即子类)的构造函数。
实现了前面的程序之后,接下来就是一个队列的增、删、查以及一些其他基本操作,接下来利用代码去实现。
template <class T>
class PriorityQueue{
public:
...
//入队操作
void enqueue(T num){
heap.add(num);
}
...
};
template <class T>
class PriorityQueue{
public:
...
//出队操作
void dequeue(){
heap.extractMax();
}
...
};
template <class T>
class PriorityQueue{
public:
...
//获得队首元素
T front(){
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