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c++中如何使用std::priority_queue实现小顶堆_c++优先队列配置【实例】

冰火之心

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发布时间:2026-01-15 15:11:58

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来源于php中文网

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std::priority_queue默认是大顶堆;要实现小顶堆必须显式传入std::greater作为第三个模板参数,或自定义比较器使operatorb.cost。

c++中如何使用std::priority_queue实现小顶堆_c++优先队列配置【实例】

std::priority_queue 默认是大顶堆,不是小顶堆

直接声明 std::priority_queue 得到的是最大堆(顶部是最大值),这和多数人直觉里“优先队列=取最小”相悖。要得到小顶堆,必须显式指定比较器 —— 不能靠“反向插入”或“取负数”这种取巧方式,否则会破坏语义且易出错。

正确配置小顶堆的三种等效写法

核心是传入 std::greater 作为第三个模板参数,它要求容器支持随机访问(std::vector 默认满足):

  • 最常用:
    std::priority_queue, std::greater> min_heap;
  • using 别名简化:
    using MinHeap = std::priority_queue, std::greater>;
    MinHeap min_heap;
  • lambda 不行 —— 比较器类型必须在编译期确定,不能用运行时对象

常见错误:把 std::less 当成小顶堆

std::less 是默认比较器,等价于 operator,但它在 priority_queue 中控制的是“谁该被优先弹出”的逻辑:标准库按“堆序性质”定义,即父节点 *不小于* 子节点才构成大顶堆;所以 std::less 实际维持的是大顶堆(因为 a 成立时,b 更“优先”留在顶部)。

  • 误写:std::priority_queue, less> → 还是大顶堆
  • 混淆根源:把比较器语义和堆序方向搞反了;记住口诀:“比较器返回 true 表示左操作数‘优先级更低’”
  • 验证方法:插入 {3,1,4} 后调用 top(),小顶堆应返回 1,否则配置错了

自定义类型的小顶堆必须重载 operator

比如有个结构体 Node,想按 cost 字段建小顶堆:

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struct Node {
int id;
int cost;
};

// 方式一:重载 operator<
bool operator<(const Node& a, const Node& b) {
return a.cost > b.cost; // 注意:这里要反着写!
}
std::priority_queue, less> pq;

// 方式二:独立仿函数(更清晰)
struct CompareCost {
bool operator()(const Node& a, const Node& b) {
return a.cost > b.cost;
}std::priority_queue, CompareCost> pq;

关键点:无论哪种方式,比较逻辑都必须让“代价小的元素优先级更高”,所以条件中要用 >(即当 a.cost > b.cost 时,b 应该浮到顶部)。这个反直觉的翻转最容易漏掉。

小顶堆配置本身不难,但比较器方向、自定义类型的翻转逻辑、以及和容器底层堆序的耦合关系,三者叠加后出错率很高 —— 尤其在调试 Dijkstra 或 BFS 变种时,一个 > 写成 就会让算法退化成 O(n²)。

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