使用自定义比较器定义映射，其中值数据结构也具有自定义比较器

Question

我想定义一个数据结构：

struct node {
    int x_coordinate;
    int y_coordinate;
    // some variables
};

map<node, priority_queue<node> > M;
// or lets say 
map<node, set<node> > M

我面临的问题是我不知道如何编写它的自定义比较器

您还认为是否可以根据与关键节点的距离对 priority_queue 进行排序。例如，假设我有 x_coordinate=0 和 y_coordinate=0 的关键节点，并且我想插入 (8,6),(4,3),(15, 9),( 0,1).

所以 priority_queue 类似于 (0,1) (4,3) (8,6) (15,9)

P.S。 : 我在与人讨论后使用了以下代码，但它仍然给出编译错误

struct Node {
    Node (int a, int b) {
        x = a;
        y = b;
    }
    int x, y;
};

struct cmp {
    Node node(0,0); // this node corresponds to the node that came from map key
    cmp(Node node) {
        this->node = node;
    }
    int getDistance (Node a, Node b) {
        return abs(a.x - b.x) + abs(a.y - b.y);
    }
    bool operator () (Node node1, Node node2) {
        return (getDistance(node, node1) < getDistance(node, node2));
    }

};

int main() {
    auto mapCmp = [&] (Node node1, Node node2){
        return node1.x < node2.x and (node1.x == node2.x and node1.y < node2.y);
    };
    map<Node, priority_queue<Node, vector<Node>, cmp(Node)>, decltype(mapCmp)> myMap(mapCmp);
    myMap[Node(0,0)].push(Node(2,4));
    myMap[Node(0,0)].push(Node(1,3));
    myMap[Node(0,1)].push(Node(2,4));
    myMap[Node(0,1)].push(Node(1,3));
    return 0;
}

错误快照：

Answer 1

struct cmp {
    cmp(Node node) { this->node = node; }
    bool operator () (const Node& node1, const Node& node2) {
        return (getDistance(node, node1) < getDistance(node, node2));
    }

    Node node; // this node corresponds to the node that came from map key
};

您可以将地图声明为

std::map<Node, priority_queue<Node, vector<Node>, cmp(Node)>> myMap;

下一行使上面写的比较器与常规比较器不同，因为你想在比较器内部传递映射的键。

    cmp(Node node) { this->node = node; }

以上我没有编译。如果有任何错误应该可以通过简单的修复来解决。我想我已经提供了足够的代码来解锁你。作为练习，尝试使用 lambda 而不是单独的比较器函数。

Answer 2

有趣的问题。后一部分（基于 mapped-from 键值的优先顺序）提出了真正的挑战。

映射自定义键比较

从键比较到映射的三种基本方法是：

为映射键类型提供 operator < 成员覆盖，或者
提供一个仿函数类型作为映射的比较器，或者
提供一个free-function.

其中最常见的是第一个，因为它最容易实现和可视化。映射的默认比较器是 std::less<K>，其中 K 是键类型。标准库 std::less 默认尝试进行 operator < 比较，实际上它是这样做的：

bool isLess = (a < b)

其中 a 和 b 都是您的密钥类型。因此，一个简单的 member const operator < 重载就可以满足要求并得到你想要的：

struct Node {
    Node(int a=0, int b=0)
        : x(a), y(b)
    {
    }

    int x, y;

    // called by default std::less
    bool operator <(const Node& rhs) const
    {
        return (x < rhs.x) || (!(rhs.x < x) && y < rhs.y);
    }
    
    // simple distance calculation between two points in 2D space.
    double distanceFrom(Node const& node) const
    {
        return std::sqrt(std::pow((x - node.x), 2.0) + std::pow((y - node.y), 2.0));
    }

    friend std::ostream& operator <<(std::ostream& os, Node const& node)
    {
        return os << '(' << node.x << ',' << node.y << ')';
    }
};

这支持严格的弱顺序并且足够了。其他选项稍微复杂一些，但复杂程度不高。我不会在这里介绍它们，但是有很多关于 SO 的问题。

注意：我添加了 distanceFrom 和 operator << 成员和朋友以供以后在最终示例中使用；稍后你会看到它们。

优先级队列实例比较覆盖

以前从未这样做过，但如果有更简单的方法，我当然愿意接受建议。为您的优先级队列使用 template-type 比较器覆盖的问题是您不能真正做到这一点。您希望每个队列根据到原点的距离进行排序，其中原点是该队列的映射键。这意味着每个 comparison 对象必须以某种方式提供地图键的原点，而你不能用 template-type 覆盖来做到这一点（即 compile-time 东西).

但是，您可以做的是提供一个实例比较覆盖。 std::priority_queue 允许您提供自定义比较对象 创建队列的地方 （在我们的例子中，当它作为 mapped-to 目标插入地图时）。稍微按摩一下，我们想出了这个：

首先，一个不带参数或节点的优先仿函数。

// instance-override type
struct NodePriority
{
    NodePriority() = default;

    NodePriority(Node node)
        : key(std::move(node))
    {
    }

    // compares distance to key of two nodes. We want these in
    // reverse order because smaller means closer means higher priority.
    bool operator()(const Node& lhs, const Node& rhs) const
    {
        return rhs.distanceFrom(key) < lhs.distanceFrom(key);
    }

private:
    Node key;
};

using NodeQueue = std::priority_queue<Node, std::deque<Node>, NodePriority>;

using NodeQueue 将为我们节省大量输入示例的时间。

示例

使用上面的内容，我们现在可以构建我们的地图和队列了。下面创建一个包含 10 个节点的随机列表，每个节点都携带 1..9 范围内的 x,y。然后我们使用这些节点构建十个优先级队列，一个对应于我们正在创建的每个映射条目。地图条目是对角线切片（即（1,1），（2,2），（3,3）等）。对于相同的十个随机元素，我们在报告最终结果时应该会看到不同的优先级队列顺序。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <cstdlib>
#include <queue>
#include <map>
#include <random>

struct Node {
    Node(int a=0, int b=0)
        : x(a), y(b)
    {
    }

    int x, y;

    // called by default std::less
    bool operator <(const Node& rhs) const
    {
        return (x < rhs.x) || (!(rhs.x < x) && y < rhs.y);
    }

    // simple distance calculation between two points in 2D space.
    double distanceFrom(Node const& node) const
    {
        return std::sqrt(std::pow((x - node.x), 2.0) + std::pow((y - node.y), 2.0));
    }

    friend std::ostream& operator <<(std::ostream& os, Node const& node)
    {
        return os << '(' << node.x << ',' << node.y << ')';
    }
};

// instance-override type
struct NodePriority: public std::less<Node>
{
    NodePriority() = default;

    NodePriority(Node node)
        : key(std::move(node))
    {
    }

    // compares distance to key of two nodes. We want these in
    // reverse order because smaller means closer means higher priority.
    bool operator()(const Node& lhs, const Node& rhs) const
    {
        return rhs.distanceFrom(key) < lhs.distanceFrom(key);
    }

private:
    Node key;
};

using NodeQueue = std::priority_queue<Node, std::deque<Node>, NodePriority>;

int main()
{
    std::mt19937 rng{ 42 }; // replace with  { std::random_device{}() } for random sequencing;
    std::uniform_int_distribution<> dist(1, 9);

    std::map<Node, NodeQueue> myMap;

    // generate ten random points
    std::vector<Node> pts;
    for (int i = 0; i < 10; ++i)
        pts.emplace_back(Node(dist(rng), dist(rng)));

    for (int i = 0; i < 10; ++i)
    {
        Node node(i, i);
        myMap.insert(std::make_pair(node, NodeQueue(NodePriority(node))));
        for (auto const& pt : pts)
            myMap[node].emplace(pt);
    }

    // enumerate the map of nodes and their kids
    for (auto& pr : myMap)
    {
        std::cout << pr.first << " : {";
        if (!pr.second.empty())
        {
            std::cout << pr.second.top();
            pr.second.pop();
            while (!pr.second.empty())
            {
                std::cout << ',' << pr.second.top();
                pr.second.pop();
            }
        }
        std::cout << "}\n";
    }
}

注意：伪随机生成器始终使用 42 播种以具有可重复的序列。当您决定通过 non-repeatable 测试来解决这个问题时，只需将该种子替换为声明旁边注释中提供的种子即可。

输出（当然，你的会有所不同）。

(0,0) : {(3,1),(5,1),(3,5),(5,3),(5,4),(5,5),(1,9),(6,7),(5,8),(6,8)}
(1,1) : {(3,1),(5,1),(3,5),(5,3),(5,4),(5,5),(6,7),(1,9),(5,8),(6,8)}
(2,2) : {(3,1),(3,5),(5,1),(5,3),(5,4),(5,5),(6,7),(5,8),(1,9),(6,8)}
(3,3) : {(3,1),(3,5),(5,3),(5,4),(5,5),(5,1),(6,7),(5,8),(6,8),(1,9)}
(4,4) : {(5,4),(5,5),(3,5),(5,3),(5,1),(3,1),(6,7),(5,8),(6,8),(1,9)}
(5,5) : {(5,5),(5,4),(3,5),(5,3),(6,7),(5,8),(6,8),(5,1),(3,1),(1,9)}
(6,6) : {(6,7),(5,5),(6,8),(5,4),(5,8),(3,5),(5,3),(5,1),(1,9),(3,1)}
(7,7) : {(6,7),(6,8),(5,8),(5,5),(5,4),(3,5),(5,3),(1,9),(5,1),(3,1)}
(8,8) : {(6,8),(6,7),(5,8),(5,5),(5,4),(3,5),(5,3),(1,9),(5,1),(3,1)}
(9,9) : {(6,8),(6,7),(5,8),(5,5),(5,4),(3,5),(5,3),(1,9),(5,1),(3,1)}

我留给你验证 distanceFrom 计算的准确性，但希望你明白了。

使用自定义比较器定义映射，其中值数据结构也具有自定义比较器

Defining a map with custom comparator where the value datastructure also has custom comparator

c++

stl

data-structures

c++11