Java堆&优先级队列示例讲解(下)

目录

• 1.优先级队列
• 1.1 概念
• 1.2 内部原理
• 1.3 操作-入队列
• 1.4 操作-出队列（优先级最高）
• 1.5 借用堆实现优先级队列
• 1.6 测试

1.优先级队列

1.1 概念

在很多应用中，我们通常需要按照优先级情况对待处理对象进行处理，比如首先处理优先级最高的对象，然后处理次高的对象。最简单的一个例子就是，在手机上玩游戏的时候，如果有来电，那么系统应该优先处理打进来的电话。在这种情况下，我们的数据结构应该提供两个最基本的操作，一个是返回最高优先级对象，一个是添加新的对象。这种数据结构就是优先级队列(Priority Queue)。

1.2 内部原理

优先级队列的实现方式有很多，但最常见的是使用堆来构建。

1.3 操作-入队列

过程（以大堆为例）：

1. 首先按尾插方式放入数组

2. 比较其和其双亲的值的大小，如果双亲的值大，则满足堆的性质，插入结束

3. 否则，交换其和双亲位置的值，重新进行 2 、 3 步骤

4. 直到根结点

图示：

1.4 操作-出队列（优先级最高）

为了防止破坏堆的结构，删除时并不是直接将堆顶元素删除，而是用数组的最后一个元素替换堆顶元素，然后通过向下调整方式重新调整成堆

1.5 借用堆实现优先级队列

1.实现一个接口

public interface IQueue<E> {
    // 入队
    void offer(E val);
    //出队
    E poll();
    //返回队首元素
    E peek();
    //判断队列是否为空
    boolean isEmpty();
}

2.堆完整代码见Java堆&优先级队列示例讲解(上)

3.优先级队列

/**
 * 基于最大堆的优先级队列,值越大优先级越高
 * 队首元素就是优先级最大的元素(值最大)
 */

import stack_queue.queue.IQueue;

public class PriorityQueue implements IQueue<Integer> {
    MaxHeap heap = new MaxHeap();
    public PriorityQueue(){
        heap = new MaxHeap();
    }

    @Override
    public void offer(Integer val) {
        heap.add(val);
    }

    @Override
    public Integer poll() {
        return heap.extractMax();
    }

    @Override
    public Integer peek() {
        return heap.peekMax();
    }

    @Override
    public boolean isEmpty() {
        return heap.isEmpty();
    }
}

1.6 测试

import java.util.Comparator;
import java.util.PriorityQueue;
import java.util.Queue;

public class PriorityQueueTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 通过构造方法传入比较器
        // 默认是最小堆，"值"(比较器compare的返回值)越小，优先级就越高
        // 当传入一个降序的比较器时,值(比较器compare的返回值，值越大，返回负数)
//        Queue<Student> queue = new PriorityQueue<>(new StudentComDesc());
//        Queue<Student> queue = new PriorityQueue<>(new Comparator<Student>() {
//            @Override
//            public int compare(Student o1, Student o2) {
//                return o2.getAge() - o1.getAge();
//            }
//        });
        Queue<Student> queue = new PriorityQueue<>(new StudentCom());
        Student stu1 = new Student(18,"雷昊");
        Student stu2 = new Student(20,"张超");
        Student stu3 = new Student(16,"钺浦");
        queue.offer(stu1);
        queue.offer(stu2);
        queue.offer(stu3);
        while (!queue.isEmpty()){
            System.out.println(queue.poll());
        }
    }
}

//升序（最小堆）
class StudentCom implements Comparator<Student> {
    @Override
    public int compare(Student o1, Student o2) {
        return o1.getAge() - o2.getAge();
    }
}

//降序（最大堆）
class StudentComDesc implements Comparator<Student> {
    @Override
    public int compare(Student o1, Student o2) {
        return o2.getAge() - o1.getAge();
    }
}

class Student{
    private int age;
    private String name;

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public Student(int age, String name) {
        this.age = age;
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "age=" + age +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}

结果如下：Java堆&优先级队列示例讲解(上)

到此这篇关于Java堆&优先级队列示例讲解(下)的文章就介绍到这了,更多相关Java 堆 优先级队列内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！