在优先级队列中随机访问

大多数优先级队列实现，包括C++std::priority_queue类型，都不支持随机访问。优先级队列背后的思想是牺牲随机访问来快速访问最小元素。

根据你想做的事情，你可以使用许多其他方法。如果总是想要访问队列中的第三个元素(而不是任何其他任意位置)，那么只需将两个元素出列，缓存它们，然后将所需的值出列，并将其他两个元素放回就足够快了。

如果您想在任何时间点访问第k个最小的元素，其中k较大，一种选择是存储两个不同的优先级队列：一个包含k个元素的反向排序优先级队列(称为左队列)和一个包含其余n-k个元素(称为右队列)的常规优先级队列。要获得第k个最小元素，请从左队列出列(返回第k个最少元素)，然后从右出列一个元素，并将其排入左队列，使其返回到总共k个元素。要进行排队，请检查该数字是否小于左侧队列的顶部。如果是，请从左侧队列出列，将删除的元素排入右侧队列，然后将原始元素排入左侧队列。否则，请向右排队。这保证了每个操作的运行时间为O(logn)。

如果您需要对排序序列进行真正的随机访问，请考虑使用顺序统计树。这是一个扩充的二进制搜索树，支持通过索引对元素进行O(logn)访问。您可以使用它来构建优先级队列-最小元素始终位于索引0处。问题是(当然也有问题)很难找到一个好的实现，并且隐藏在O(logn)项中的常数因子比标准二进制堆中的常数高得多。

添加到@templateypepedef的答案中：

除非使用效率非常低的优先级队列，否则不能将元素的随机访问与优先级队列相结合。根据您的需要，这里有几个选项：

1-一个低效的优先级队列将是一个保持排序的std::vector。推动一个元素意味着找到它应该插入的位置，并向前移动所有后续元素。弹出一个元素将简单地读取和删除最后一个元素(back和pop_back，它们是有效的)。当然，随机访问也是有效的。

2-您可以使用std::multiset(或std::multimap)而不是优先级队列。它是一个保持事物有序的树状结构。您可以使用insert而不是push，然后使用带有erase的begin(或rbegin)迭代器读取并删除第一个(或最后一个)元素。插入和查找第一个/最后一个元素是log(n)操作。数据结构允许按顺序读取所有元素，尽管它不提供随机访问。

3-你可以使用std::vector、std::push_heap和std::pop_heap算法(以及std::vector的push_back和pop_back方法)破解你自己版本的std::priority_queue。您将获得同样高效的优先级队列，但也可以随机访问priority_queue的所有元素。它们没有排序，您只知道数组中的第一个元素是最高优先级的元素，其他元素以满足堆属性的方式存储。如果只是偶尔想按顺序读取所有元素，可以使用函数std::sort_heap按优先级对数组中的所有元素进行排序。函数std::make_heap会将数组返回到其堆状态。

注意，默认情况下，std::priority_queue使用std::vector来存储其数据。reinterpret_cast、std::priority_queue到std::vector可能是可行的，因此您可以随机访问队列中的其他元素。但是，如果它适用于标准库的实现，那么它可能不适用于其他库，也不适用于同一库的未来版本，所以我不建议您这样做！按照上面的#3，使用标准库中的算法创建自己的堆类更安全。