集合 | 基于小根堆简单自定义实现优先级队列

本文深入探讨了优先级队列的数据结构与操作原理,详细介绍了小根堆和大根堆的概念,以及如何利用小根堆实现优先级队列的插入、删除和获取操作。通过自定义实现,展示了如何维护堆的性质,确保队列中的元素始终按优先级排序。

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知识补充
小根堆:每个节点的值小于其左右孩子节点的值
大根堆:每个节点的值大于其左右孩子节点的值

根据源码可知,优先级队列底层使用数组存储数据,而数据结构是基于堆(默认小根堆)实现的。
优先级队列中最核心的方法就是插入/删除/获取操作

PriorityQueue优先级队列

特点: 底层数据结构是堆(默认小根堆)
①不可添加null值 ②数据可以重复 ③其内数据按小根堆形式

  • 以下基于小根堆简单自定义实现优先级队列

1.add()操作

基本思路:
①每次都将value插入数组有效末尾位置index,找到它的父节点
②若value值小于父节点值,从上往下 进行调整 ,将原来的父节点与value交换,并更新index值,继续向上比较直至调整到0号下标,若仍然小于更新后父节点的值,继续向上调整并重新赋值
③向上调整后,将value放置在index位置

public void add(T value){
    if(table.length==size){
        int newCap=table.length<<1;//新数组容量
        table= Arrays.copyOf(table,newCap);
    }
    if(size==0){
        table[0]=value;
    }else {
        //每次都将元素插入最后有效位置,即size位置为插入的位置
        siftUp(size,value);
    }
    size++;
}

//向上调整
private void siftUp(int index,T value){
    while(index>0){
        int parent = (index - 1) >> 1;//找父节点位置
        if (value.compareTo(table[parent]) < 0) {
            table[index]=table[parent];
            index=parent;
        }else{
            break;
        }
    }
    table[index] = value;
}

2.poll()操作

基本思路: 首先明确poll()操作要删除的元素的最小值,即0号下标元素
①将数组中的最小元素与最后一个元素交换,将最后一个元素置空即完成删除操作
②对数据 从上往下 进行调整,使其仍然满足小根堆形式:
从0号下标开始遍历 所有非叶子节点元素 ,将其左右孩子节点中的最小值与父节点进行比较,若小于则将最小值放在父节点的位置,继续向下调整。
③向下调整后,将value值放在index位置

public T poll(){
    if(size==0)
        return null;
    T oldValue=table[0];
    T value=table[size-1];
    table[size-1]=null;
    size--;
    siftDown(0,value);
    return oldValue;
}

//向下调整
private void siftDown(int index,T value){
    int half=size>>1;//访问所有非叶子节点

    while(index < half) {
        int child = 2 * index + 1;//左孩子
        int right = child + 1;
        //找到左、右孩子最小值
        if (right < size && table[child].compareTo(table[right]) > 0) {
            child = right;//child中存储左右孩子最小值
        }
        if (table[child].compareTo(value) < 0) {
            //最小孩子节点小于父节点
            table[index] = table[child];
            index = child;
        } else {
            break;
        }
    }
    table[index] = value;
}

3.peek()操作

peek()获取的是数组元素最小值

public T peek(){
    return (size == 0) ? null : (T) table[0];
}

测试

public static void main(String[] args) {
    DIYPriorityQueue<Integer> queue = new DIYPriorityQueue<>();
    queue.add(23);
    queue.add(45);
    queue.add(13);
    queue.add(99);
    queue.add(34);
    queue.add(5);
    queue.add(3);
    System.out.println(">>>输出队列>>>");
    queue.toString();
    System.out.println();
    System.out.println("执行第一次删除得到的元素:"+queue.poll());
    System.out.println("执行第二次删除得到的元素:"+queue.poll());
    System.out.println(">>>现在的队列>>>");
    queue.toString();
}

运行结果如下:
在这里插入图片描述
由以上自定义实现可知,优先级队列PriorityQueue可以实现数据由大到小排序:poll操作获得的元素即为数据中的最小值

内容概要:《2024年中国城市低空经济发展指数报告》由36氪研究院发布,指出低空经济作为新质生产力的代表,已成为中国经济新的增长点。报告从发展环境、资金投入、创新能力、基础支撑和发展成效五个维度构建了综合指数评价体系,评估了全国重点城市的低空经济发展状况。北京和深圳在总指数中名列前茅,分别以91.26和84.53的得分领先,展现出强大的资金投入、创新能力和基础支撑。低空经济主要涉及无人机、eVTOL(电动垂直起降飞行器)和直升机等产品,广泛应用于农业、物流、交通、应急救援等领域。政策支持、市场需求和技术进步共同推动了低空经济的快速发展,预计到2026年市场规模将突破万亿元。 适用人群:对低空经济发展感兴趣的政策制定者、投资者、企业和研究人员。 使用场景及目标:①了解低空经济的定义、分类和发展驱动力;②掌握低空经济的主要应用场景和市场规模预测;③评估各城市在低空经济发展中的表现和潜力;④为政策制定、投资决策和企业发展提供参考依据。 其他说明:报告强调了政策监管、产业生态建设和区域融合错位的重要性,提出了加强法律法规建设、人才储备和基础设施建设等建议。低空经济正加速向网络化、智能化、规模化和集聚化方向发展,各地应找准自身比较优势,实现差异化发展。
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