【STL】优先队列priority_queue详解+OpenJudge-4980拯救行动

时间:2022-03-18 21:39:06

一、关于优先队列

队列(queue)这种东西广大OIer应该都不陌生,或者说,队列都不会你还学个卵啊(╯‵□′)╯︵┻━┻咳咳,通俗讲,队列是一种只允许从前端(队头)删除元素、从后端(队尾)插入元素的数据结构。而优先队列(priority queue)是一种赋予每个队列中元素以一个优先级的队列。在执行删除操作时,优先队列会删除具有最高优先级的元素。如此奇妙的优先队列有什么用呢,举个例子,给定一个长为n的序列和m组询问,对于每组询问,我们要找出删去序列中最小的数,再向序列加入一个数。朴素的想法是对每个询问从头到尾扫一遍,找出最小值,时间复杂度为O(nm)。而优先队列可以将时间复杂度降低到O(mlgn)的级别。那它是怎么做到的呢?其实,优先队列(又称堆)是一颗完全二叉树,其每个子节点与父节点间都具有某种特性(即为我们规定的优先级)。二叉树的性质决定了优先队列维护操作O(lgn)的复杂度。

二、STL之priority_queue

优先队列好用归好用,然而,它不好写_(:з」∠)_但是,STL(Standard Template Library 标准模板库)里给出了优先队列的模板~\(≧▽≦)/~

priority_queue定义在头文件<queue>里,和普通队列一样,priority_queue拥有如下操作:

1、priority_queue<Type, Container, Functional>Q:创建一个新的优先队列Q,其Type为其数据类型,Container 为保存数据的容器,Functional 为元素比较方式;

  特别说明:Container必须是用数组实现的容器,默认为vector;Functional默认为operator <。所以如果我们把Container和Functional都缺省,优先队列就是一个队头元素最大的大根堆。

2、Q.top():返回队头元素;

3、Q.pop():删除队列头部元素;

4、Q.push(x):在队尾增加元素x;

5、Q.empty():判断队列是否为空(如果队列为空则返回true,否则,返回false);

6、Q.size():返回队列中元素个数。

三、OpenJudge-4980拯救行动题解

描述

公主被恶人抓走,被关押在牢房的某个地方。牢房用N*M (N, M <= 200)的矩阵来表示。矩阵中的每项可以代表道路(@)、墙壁(#)、和守卫(x)。 
英勇的骑士(r)决定孤身一人去拯救公主(a)。我们假设拯救成功的表示是“骑士到达了公主所在的位置”。由于在通往公主所在位置的道路中可能遇到守卫,骑士一旦遇到守卫,必须杀死守卫才能继续前进。 
现假设骑士可以向上、下、左、右四个方向移动,每移动一个位置需要1个单位时间,杀死一个守卫需要花费额外的1个单位时间。同时假设骑士足够强壮,有能力杀死所有的守卫。

给定牢房矩阵,公主、骑士和守卫在矩阵中的位置,请你计算拯救行动成功需要花费最短时间。

输入

第一行为一个整数S,表示输入的数据的组数(多组输入)
随后有S组数据,每组数据按如下格式输入 
1、两个整数代表N和M, (N, M <= 200). 
2、随后N行,每行有M个字符。"@"代表道路,"a"代表公主,"r"代表骑士,"x"代表守卫, "#"代表墙壁。

输出

如果拯救行动成功,输出一个整数,表示行动的最短时间。
如果不可能成功,输出"Impossible"

原题链接→_→OpenJudge-4980拯救行动

读了题我们发现,这就是一个宽搜嘛。我们只要以时间定义优先级,把每个点能拓展的状态放入优先队列处理就可以了。

愉快的贴上代码:

 #include<cstdio>
#include<queue>
#include<cstring>
using namespace std;
const int MAXL=;
int dir[]={-,,,},dir_[]={,,-,};
int s;
int n,m;
int map[MAXL][MAXL];
bool vis[MAXL][MAXL];
int dx,dy;
struct node
{
int x,y,time;
friend bool operator < (node A,node B){return A.time>B.time;}
//重载 < ,定义时间为优先级,时间小的元素置于队首
};
priority_queue <node> q;//priority_queue <node,vector<node>,operator <> q;
int main()
{
scanf("%d",&s);
while(s--)
{
while(!q.empty())q.pop();//清空队列q,注意:没有q.clear()的用法
memset(vis,false,sizeof(vis));
memset(map,,sizeof(map));
scanf("%d%d",&n,&m);
for(int i=;i<=n;++i)
{
char c[MAXL];
scanf("%s",c);
for(int j=;j<m;++j)
{
if(c[j]=='a')dx=i,dy=j+;
else if(c[j]=='r')q.push((node){i,j+,}),vis[i][j+]=true;
else if(c[j]=='x')map[i][j+]=;//1代表守卫
else if(c[j]=='#')map[i][j+]=;//2代表墙壁
}
}
while(!q.empty())
{
int x=q.top().x,y=q.top().y,time=q.top().time;
if(x==dx&&y==dy)break;
for(int i=;i<;++i)
{
if(x+dir[i]<||x+dir[i]>n||y+dir_[i]<||y+dir_[i]>m)continue;
if(vis[x+dir[i]][y+dir_[i]]||map[x+dir[i]][y+dir_[i]]==)continue;
vis[x+dir[i]][y+dir_[i]]=true;
if(map[x+dir[i]][y+dir_[i]]==)q.push((node){x+dir[i],y+dir_[i],time+});
else if(map[x+dir[i]][y+dir_[i]]==)q.push((node){x+dir[i],y+dir_[i],time+});
}
q.pop();
}
if(q.empty())printf("Impossible");
else printf("%d",q.top().time);
printf("\n");
}
return ;
}

OpenJudge-4980拯救行动

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