Java PriorityQueue数据结构接口原理及用法

PriorityQueue是从JDK1.5开始提供的新的数据结构接口，它是一种基于优先级堆的极大优先级队列。优先级队列是不同于先进先出队列的另一种队列。每次从队列中取出的是具有最高优先权的元素。如果不提供Comparator的话，优先队列中元素默认按自然顺序排列，也就是数字默认是小的在队列头，字符串则按字典序排列（参阅 Comparable），也可以根据 Comparator 来指定，这取决于使用哪种构造方法。优先级队列不允许 null 元素。依靠自然排序的优先级队列还不允许插入不可比较的对象（这样做可能导致 ClassCastException）

优先级队列是无界的，但是有一个内部容量，控制着用于存储队列元素的数组大小。它通常至少等于队列的大小。随着不断向优先级队列添加元素，其容量会自动增加。无需指定容量增加策略的细节

简单应用：

package test;
import java.util.PriorityQueue;
public class PriorityQueueTest1 {
 @SuppressWarnings("unchecked")
 public static void main(String[] args) {
 PriorityQueue queue = new PriorityQueue();
 queue.add("AAAAA"); // Add接受的参数是Obj，PriorityQueue使用integer String等基本的数据类型时，默认new时有参数，如果不写则是按照默认排序
 queue.add("BBBBB");
 queue.add("CCCCC");
 queue.add("DDDDD"); 

 System.out.println(queue.peek()); // 获取但不移除此队列的头
 System.out.println(queue.poll()); // 获取并移除此队列的头
 System.out.println(queue.poll());

 queue.offer("ZZZZZ"); // 将指定的元素插入此优先级队列

 System.out.println(queue.poll());
 System.out.println(queue.poll());
 System.out.println(queue.poll());

 System.out.println(queue.poll()); // 到这里已经没有元素，打印Null
 }
}

定义比较器：

package test;
import java.util.Comparator;
import java.util.PriorityQueue;
@SuppressWarnings("unchecked")
public class PriorityQueueTest2 {
 private static PriorityQueue queue = new PriorityQueue(10,new Comparators());
 public static void main(String[] args) {
 QueueObject queueObject = new QueueObject();
 queueObject.setId(4);
 queueObject.setObject("AAAAA");
 queue.add(queueObject);
 QueueObject queueObject1 = new QueueObject();
 queueObject1.setId(1);
 queueObject1.setObject("BBBBB");
 queue.add(queueObject1);
 QueueObject queueObject2 = new QueueObject();
 queueObject2.setId(3);
 queueObject2.setObject("CCCCC");
 queue.add(queueObject2);

 System.out.println(((QueueObject)queue.poll()).getObject());
 System.out.println(((QueueObject)queue.poll()).getObject());
 System.out.println(((QueueObject)queue.poll()).getObject());
 }
}
class QueueObject {
  private int id;
  private Object object;
  public int getId() {
    return id;
  }
  public void setId(int id) {
    this.id = id;
  }
  public Object getObject() {
    return object;
  }
  public void setObject(Object object) {
    this.object = object;
  }
}
@SuppressWarnings("unchecked")
class Comparators implements Comparator{
  public int compare(Object arg0, Object arg1) {
    int val1 = ((QueueObject)arg0).getId();
    int val2 = ((QueueObject)arg1).getId();
    return val1 < val2 ? 0 : 1;
  }
}

注意事项：

注意1：该队列是用数组实现，但是数组大小可以动态增加，容量无限。

注意2:此实现不是同步的。不是线程安全的。如果多个线程中的任意线程从结构上修改了列表， 则这些线程不应同时访问 PriorityQueue 实例，这时请使用线程安全的PriorityBlockingQueue 类。

注意3:不允许使用 null 元素。

注意4：此实现为插入方法（offer、poll、remove() 和 add 方法）提供 O(log(n)) 时间；

为 remove(Object) 和 contains(Object) 方法提供线性时间；
为检索方法（peek、element 和 size）提供固定时间。

注意5:方法iterator()中提供的迭代器并不保证以有序的方式遍历优先级队列中的元素。

至于原因可参考下面关于PriorityQueue的内部实现

如果需要按顺序遍历，请考虑使用 Arrays.sort(pq.toArray())。

注意6：可以在构造函数中指定如何排序。如：

  • PriorityQueue()
  • 使用默认的初始容量（11）创建一个 PriorityQueue，并根据其自然顺序来排序其元素（使用 Comparable）。
  • PriorityQueue(int initialCapacity)
  • 使用指定的初始容量创建一个 PriorityQueue，并根据其自然顺序来排序其元素（使用 Comparable）。
  • PriorityQueue(int initialCapacity, Comparator comparator)
  • 使用指定的初始容量创建一个 PriorityQueue，并根据指定的比较器comparator来排序其元素。

注意7:此类及其迭代器实现了 Collection 和 Iterator 接口的所有可选 方法。

PriorityQueue的内部实现

PriorityQueue对元素采用的是堆排序，头是按指定排序方式的最小元素。堆排序只能保证根是最大（最小），整个堆并不是有序的。

方法iterator()中提供的迭代器可能只是对整个数组的依次遍历。也就只能保证数组的第一个元素是最小的

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持我们。

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