为什么 c++ 中的堆被实现为算法而不是容器？答案

【问题标题】：Why are heaps in c++ implemented as algorithms instead of containers?为什么 c++ 中的堆被实现为算法而不是容器？
【发布时间】：2011-03-10 06:49:46
【问题描述】：

我想知道为什么堆概念被实现为算法（make_heap、pop_heap、push_heap、sort_heap）而不是容器。我特别感兴趣的是一些人的解决方案也可以解释为什么set 和map 是容器而不是类似的算法集合（make_set add_set rm_set 等）。

【问题讨论】：

备案，有一个基于堆的容器：priority_queue。
为什么不呢？对于堆，您可以使用任何随机访问序列。不强迫您使用特殊容器是好的。人们应该尝试将事物解耦。不，集合和地图不能很好地使用序列。对这些使用实际的二叉树要容易得多。
由于有些人似乎很困惑：kts指的是数据结构[en.wikipedia.org/wiki/Heap_(data_structure)]，而不是free store。
@sellibitze：因为您可以轻松地将底层容器作为模板参数，例如heap<type, vector> h;
@Inverse：我同意，它不会是唯一的容器适配器。

【解决方案1】：

STL 确实以 std::priority_queue 的形式提供了一个堆。 make_heap 等函数之所以存在，是因为它们在数据结构本身的领域之外使用（例如排序），并允许在自定义结构之上构建堆（例如用于“保持前 10 名”的堆栈数组）容器）。

以此类推，您可以使用 std::set 来存储排序列表，也可以使用 std::sort 对带有 std::adjacent_find 的向量进行排序； std::sort 用途更广泛，对底层数据结构的假设很少。

（请注意，std::priority_queue 实现实际上并不提供自己的存储；默认情况下，它创建一个 std::vector 作为其后备存储。）

【讨论】：

【解决方案2】：

一个明显的原因是您可以将元素排列为内部另一个容器的堆。
因此，您可以在 vector 或 deque 甚至 C 数组上调用 make_heap()。

【讨论】：

【解决方案3】：

堆是一种特定的数据结构。标准容器具有复杂性要求，但没有指定如何实现它们。这是一个很好但很重要的区别。您可以在几个不同的容器上make_heap，包括您自己编写的一个。但是set 或map 不仅仅意味着一种排列数据的方式。

换句话说，标准容器不仅仅是其底层数据结构。

【讨论】：

【解决方案4】：

堆* 几乎总是使用数组作为底层数据结构来实现。因此，它可以被认为是一组对数组数据结构进行操作的算法。这是 STL 在实现堆时采用的路径 - 它适用于任何具有随机访问迭代器（标准数组、向量、双端队列等）的数据结构。

您还会注意到 STL priority_queue 需要一个容器（默认情况下是一个向量）。这本质上是您的堆容器 - 它在您的底层数据结构上实现了一个堆，并为所有典型的堆操作提供了一个包装容器。

*特别是二进制堆。其他形式的堆（二项式、斐波那契等）则不是。

【讨论】：

【解决方案5】：

嗯，堆并不是真正意义上的通用容器，与集合或映射具有相同的意义。通常，您使用堆来实现一些其他抽象数据类型。（最明显的是优先队列。）我怀疑这是不同处理的原因。

【讨论】：