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c語言priority_queue的用法是什么

小億
87
2023-11-23 17:40:16
欄目: 編程語言

在C語言中,要使用優(yōu)先隊列(priority queue),你需要使用堆(heap)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。堆是一種特殊的二叉樹,具有以下性質(zhì):

  1. 父節(jié)點的值總是大于等于(或小于等于)子節(jié)點的值,其中大根堆要求父節(jié)點值大于等于子節(jié)點,小根堆要求父節(jié)點值小于等于子節(jié)點。
  2. 堆總是一棵完全二叉樹,即除了最后一層外,其他層都是滿的,并且最后一層的節(jié)點都靠左排列。

在C語言中,可以使用數(shù)組來表示二叉堆。對于大根堆,數(shù)組中的每個元素都比其子節(jié)點的值要大;對于小根堆,數(shù)組中的每個元素都比其子節(jié)點的值要小。

以下是C語言中使用優(yōu)先隊列的一般步驟:

  1. 定義一個堆的結(jié)構(gòu)體,包含一個數(shù)組和一個變量表示當前堆中元素的數(shù)量。
#define MAX_SIZE 100

typedef struct {
    int data[MAX_SIZE];
    int size;
} PriorityQueue;
  1. 實現(xiàn)堆的一些基本操作,如插入元素、刪除堆頂元素等。這些操作需要保持堆的性質(zhì)(父節(jié)點的值大于等于子節(jié)點)。
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;

    // 調(diào)整堆,確保滿足堆的性質(zhì)
    while (i > 0 && queue->data[i] > queue->data[(i - 1) / 2]) {
        // 交換當前節(jié)點和父節(jié)點的值
        int temp = queue->data[i];
        queue->data[i] = queue->data[(i - 1) / 2];
        queue->data[(i - 1) / 2] = temp;
        i = (i - 1) / 2;  // 更新當前節(jié)點的索引
    }

    queue->size++;  // 更新堆的大小
}

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

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

    // 將最后一個元素移動到堆頂
    queue->data[0] = queue->data[queue->size];

    // 調(diào)整堆,確保滿足堆的性質(zhì)
    int i = 0;
    while (2 * i + 1 < queue->size) {
        int left = 2 * i + 1;  // 左子節(jié)點的索引
        int right = 2 * i + 2;  // 右子節(jié)點的索引
        int largest = i;  // 最大值的索引

        // 找到較大的子節(jié)點
        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;  // 已經(jīng)滿足堆的性質(zhì),退出循環(huán)
        }

        // 交換當前節(jié)點和較大子節(jié)點的值
        int temp = queue->data[i];
        queue->data[i] = queue->data[largest];
        queue->data[largest] = temp;

        i = largest;  // 更新當前節(jié)點的索引
    }

    return max;
}
  1. 使用優(yōu)先隊列的代碼示例:
int main() {
    PriorityQueue queue;
    queue.size = 0;

    insert(&queue, 5);
    insert

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