C++标准库中有maxheap吗？答案

【问题标题】：Is there a maxheap in the C++ standard library?C++标准库中有maxheap吗？
【发布时间】：2019-12-07 19:44:50
【问题描述】：

我知道std::priority_queue 类实现了一个minheap。有没有办法将它用作最大堆？还是有替代的 Maxheap 结构？我知道我可以在带有 lambda 的 std::vector 上使用 std::make_heap() 函数来创建我自己的 Maxheap，但是使用诸如 std::pop_heap() 之类的函数很奇怪，我认为它们不容易使用。应该有一个更简单的方法，就像我认为的 min_heap(priority queue)。

【问题讨论】：

在 STL 中，堆与实际的容器实现分离。看看std::make_heap。它允许您传递一个自定义比较器，在您的情况下可能是 std::greater<>{}。
是的，我一直在使用它，但是当我尝试删除元素时使用 pop_heap() 然后 pop_back() 感觉很奇怪，所以我认为可能有更好的选择。谢谢。
@lubgr 请注意，std::make_heap 和标准库中的所有堆算法/项都会生成最大堆，而不是最小堆。因此，std::greater<>{} 将构成最小堆。记住这一点的最简单方法是将堆实用程序想象成堆排序的实现细节。
@Justin 好点，我混淆了最小堆 - std::greater，最大堆 - std::less。

标签： c++ priority-queue c++-standard-library standard-library max-heap

【解决方案1】：

关于std::priority_queue：

可以提供用户提供的Compare 来更改排序，例如使用 std::greater<T> 会导致 最小元素 显示为 top()。

由于std::less<T> 是Compare 模板参数的默认模板参数，因此默认情况下它已经是一个最大堆。如果你想要一个 min heap 代替（上面的引用建议），传递 std::greater<T> 而不是 std::less<T> 作为模板参数。

总结一下：

最大堆：传递std::less<T>（这是默认模板参数）。
最小堆：通过std::greater<T>。

注意std::priority_queue 实际上是一个容器适配器（与数据结构相反）。它没有指定使用什么底层数据结构。但是，由于 push()、pop() 和 top() 操作的指定运行时复杂性，它很可能以堆的形式实现。

【讨论】：

那么要创建一个最小堆，我的声明看起来像priority_queue<int, std::greater<int>> q; 对吗？在您链接的页面中，模板争论中还有一个向量，但我不明白其中的原因。
@OgiciBumKacar 是的。向量是底层容器。
@OgiciBumKacar 你应该使用std::priority_queue<int, std::vector<int>, std::greater<int> > q;
为什么std::less<T>是一个最大堆对应的模板？ std::greater<T> 不是更直观，因为数据类型 T 具有最大值的根节点具有最高优先级吗？
@E.Kaufman 在std::priority_queue 中，“最大”元素总是出现在顶部。然而，“最大”的含义取决于比较函数：它必须以这样一种方式定义，以便true 在其第一个参数在之前返回（即, 它比它的第二个参数“小”。换句话说，如果比较函数的第二个参数比第一个参数“更大”，则比较函数必须返回true——即，当true 时，第二个参数将成为堆顶之前第一个论点确实如此。因此，如果使用std::less，堆对应一个max-heap

【解决方案2】：

简答

最大堆：

priority_queue<int> maxHeap; // NOTE: default is max heap

最小堆

priority_queue<int, vector<int> , greater<int>> minHeap;

标题和命名空间：

#include <vector>
#include <priority_queue>

using namespace std;

【讨论】：

【解决方案3】：

没有“堆”容器，就像没有“搜索树”，也没有“哈希图”（而不是后两者，有有序和无序的关联容器，它们实际上是使用这些数据结构实现的，因为没有其他数据结构可以满足为这些容器指定的要求）。

有一个容器适配器std::priority_queue，它可以适配一个SequenceContainer（std::vector默认适配），并提供与最大/最小堆相同的操作，并且可能在内部是实现为某种堆。

还有std::make_heap 可用于在随机访问范围内强制执行最大堆属性。

【讨论】：

这真是让人毛骨悚然。标准要求容器的行为方式实际上只有一个 RB-Tree 可用于关联容器，无序容器需要是“散列映射”/“散列集”（尽管在非常非-最佳方式桶迭代器）。
@NathanOliver 你确定除了 RB-tree 没有其他平衡搜索树吗？使用它不一定有任何优势，但AVL树不能满足所有要求吗？无论如何，正如我所说，关联容器实际上是使用这些数据结构实现的。但这不仅仅是分裂头发。如果该标准确实提供了通用的树数据结构，那么它应该可以扩展以实现不同种类的树。但事实并非如此；它提供了一个带有接口的关联容器，该接口可以使用树来实现。