请用C++实现:假设优先队列的数据元素的类型为int,并且其值作为优先级,值大者优先级高,值小者优先级低。优先队列逻辑上可以用堆(一种特殊的完全二叉树)来描述,存储上常常采用顺序存储方法。设计入队和出队的算法。
时间: 2023-06-08 10:04:31 浏览: 95
非常感谢您的提问!对于您的问题,我可以为您提供以下C代码实现:
```
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define MAX_HEAP_SIZE 100
typedef struct {
int *elements;
int size;
int capacity;
} PriorityQueue;
PriorityQueue * createPriorityQueue() {
PriorityQueue *q = (PriorityQueue *)malloc(sizeof(PriorityQueue));
q->elements = (int *)malloc(MAX_HEAP_SIZE * sizeof(int));
q->size = 0;
q->capacity = MAX_HEAP_SIZE;
return q;
}
int getParentIndex(PriorityQueue *q, int index) {
if (index < 0 || index >= q->size)
return -1;
return (index - 1) >> 1;
}
int getLeftChildIndex(PriorityQueue *q, int index) {
int left = (index << 1) + 1;
if (left >= q->size)
return -1;
return left;
}
int getRightChildIndex(PriorityQueue *q, int index) {
int right = (index << 1) + 2;
if (right >= q->size)
return -1;
return right;
}
int getHighestPriorityIndex(PriorityQueue *q, int index) {
int leftChildIndex = getLeftChildIndex(q, index);
int rightChildIndex = getRightChildIndex(q, index);
if (leftChildIndex == -1 && rightChildIndex == -1)
return -1;
else if (leftChildIndex != -1 && rightChildIndex == -1)
return leftChildIndex;
else {
if (q->elements[leftChildIndex] > q->elements[rightChildIndex])
return leftChildIndex;
else
return rightChildIndex;
}
}
void swap(PriorityQueue *q, int index1, int index2) {
int temp = q->elements[index1];
q->elements[index1] = q->elements[index2];
q->elements[index2] = temp;
}
void enqueue(PriorityQueue *q, int element) {
if (q->size >= q->capacity)
return;
q->elements[q->size++] = element;
int currentIndex = q->size - 1;
while(q->elements[currentIndex] > q->elements[getParentIndex(q, currentIndex)]) {
swap(q, currentIndex, getParentIndex(q, currentIndex));
currentIndex = getParentIndex(q, currentIndex);
}
}
int dequeue(PriorityQueue *q) {
if (q->size == 0)
return -1;
int highestPriorityIndex = 0;
int highestPriority = q->elements[highestPriorityIndex];
q->elements[highestPriorityIndex] = q->elements[--q->size];
q->elements[q->size] = 0;
int currentIndex = 0;
while(1) {
int highestPriorityChildIndex = getHighestPriorityIndex(q, currentIndex);
if (highestPriorityChildIndex == -1)
break;
if (q->elements[highestPriorityChildIndex] > q->elements[currentIndex]) {
swap(q, highestPriorityChildIndex, currentIndex);
currentIndex = highestPriorityChildIndex;
}
else
break;
}
return highestPriority;
}
int main() {
PriorityQueue *q = createPriorityQueue();
enqueue(q, 10);
enqueue(q, 15);
enqueue(q, 20);
enqueue(q, 5);
printf("Dequeue: %d\n", dequeue(q));
printf("Dequeue: %d\n", dequeue(q));
printf("Dequeue: %d\n", dequeue(q));
printf("Dequeue: %d\n", dequeue(q));
return 0;
}
```
在这段代码中,我们首先定义了一个结构体PriorityQueue,其中包含从一个int类型数组组成的元素、优先队列的当前大小和其最大容量,然后定义了一些辅助函数,例如getParentIndex、getLeftChildIndex和getRightChildIndex等,这些函数帮助我们获取到指定节点的父节点、左孩子和右孩子。最后,我们实现了enqueue和dequeue函数,来对优先队列进行入队和出队操作。
需要注意的是,这段代码实现的优先队列采用了二叉堆(也就是完全二叉树)的方式来存储和维护元素,并使用了大根堆的方式,即优先级越高的元素排在堆顶,采用了下滤和上滤的方法对堆进行调整和维护,具体实现过程中,需要注意每一轮调整后将currentIndex更新为最新的高优先级节点的index。
希望这段代码可以帮助你解答你的问题,如果有其他问题,欢迎继续提问!
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