C++ PriorityQueue 如何提高數(shù)據(jù)訪問(wèn)效率

在 C++ 中，priority_queue 是一個(gè)容器適配器，它提供了對(duì)優(yōu)先隊(duì)列的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的訪問(wèn)。默認(rèn)情況下，priority_queue 使用 make_heap 算法構(gòu)建，其時(shí)間復(fù)雜度為 O(n log n)。然而，在某些情況下，我們可能需要提高數(shù)據(jù)訪問(wèn)效率。以下是一些建議：

1. 自定義比較函數(shù)：通過(guò)提供一個(gè)自定義的比較函數(shù)，可以使 priority_queue 更快地找到最大值或最小值。例如，如果我們只關(guān)心最大值，可以提供一個(gè)返回 bool 的比較函數(shù)，該函數(shù)在第一個(gè)元素大于第二個(gè)元素時(shí)返回 true。這樣，priority_queue 只需遍歷堆頂元素即可找到最大值，時(shí)間復(fù)雜度降低為 O(log n)。

#include <iostream>
#include <queue>

struct Compare {
    bool operator()(const int& a, const int& b) {
        return a < b;
    }
};

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

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

    return 0;
}

2. 使用 vector 作為底層容器：priority_queue 默認(rèn)使用 deque 作為底層容器，但我們可以將其更改為 vector。這將提高連續(xù)內(nèi)存訪問(wèn)的效率，從而提高數(shù)據(jù)訪問(wèn)速度。但請(qǐng)注意，這可能會(huì)增加插入和刪除操作的時(shí)間復(fù)雜度。要將底層容器更改為 vector，請(qǐng)?jiān)趧?chuàng)建 priority_queue 時(shí)傳遞 std::vector<int> 作為模板參數(shù)。

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

int main() {
    std::priority_queue<int, std::vector<int>, std::greater<int>> pq;
    pq.push(3);
    pq.push(1);
    pq.push(4);
    pq.push(1);
    pq.push(5);

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

    return 0;
}

3. 使用 boost::multi_index_container：boost::multi_index_container 是一個(gè)可以同時(shí)以多種順序訪問(wèn)其元素的容器。通過(guò)使用它，我們可以在 O(log n) 時(shí)間內(nèi)找到最大值或最小值，同時(shí)保持插入和刪除操作的效率。但是，這可能會(huì)增加內(nèi)存使用量。

請(qǐng)注意，這些優(yōu)化方法可能會(huì)影響代碼的可讀性和可維護(hù)性。在進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，請(qǐng)確保權(quán)衡好性能、可讀性和可維護(hù)性之間的關(guān)系。