优先队列 java PriorityQueue

本文详细介绍了Java PriorityQueue的实现原理及使用方式,包括如何自定义比较逻辑以实现最大堆或最小堆,通过实例展示了如何在实际场景中运用PriorityQueue解决优先级任务调度问题。

/*

PriorityQueue中主要用到的就是Heap排序

*/

import java.util.PriorityQueue;
public class Main {
//队首为最大
static class Dog implements Comparable<Dog>{
private int num;
public Dog(int num){
this.num=num;
}
public int getNum(){
return this.num;
}
@Override
public int compareTo(Dog o) {
// TODO Auto-generated method stub
if(o.getNum()<=this.num)
return -1;
return 1;
}
}
//队首为最小
static class Cat implements Comparable<Cat>{
private int num;
public Cat(int num) {
// TODO Auto-generated constructor stub
this.num=num;
}
public int getNum(){
return this.num;
}
@Override
public int compareTo(Cat o) {
// TODO Auto-generated method stub
if(o.getNum()<=this.num)
return 1;
return -1;
}
}
public static void main(String[] args){
PriorityQueue<Dog> p0=new PriorityQueue<Dog>();
PriorityQueue<Cat> p1=new PriorityQueue<Cat>();
p1.offer(6);
p
1.offer(0);
p
1.offer(8);
p
1.offer(7);
p
1.offer(-2);

p0.offer(6);
p
0.offer(0);
p
0.offer(8);
p
0.offer(7);
p
0.offer(-2);

System.out.println(p0.poll());

System.out.println(p1.poll());
}
}

### JavaPriorityQueue使用方法 #### 什么是 PriorityQueue? `PriorityQueue` 是 Java 集合框架的一部分,位于 `java.util` 包中。它是一个基于堆结构的无界队列,默认情况下实现最小堆(min-heap),即每次取出的是当前队列中优先级最低的对象。 #### 构造函数 以下是常见的几种构造方式: 1. **默认构造函数** 创建一个按照自然顺序排列的优先队列。 ```java PriorityQueue<Integer> pq = new PriorityQueue<>(); ``` 2. **指定初始容量** 可以为队列分配初始容量。 ```java PriorityQueue<Integer> pq = new PriorityQueue<>(initialCapacity); ``` 3. **自定义比较器** 如果对象不支持自然排序或者需要特定的排序逻辑,可以通过传入 `Comparator` 来定制排序规则[^1]。 ```java PriorityQueue<Integer> minHeap = new PriorityQueue<>((a, b) -> a - b); PriorityQueue<String> customOrder = new PriorityQueue<>((s1, s2) -> s2.length() - s1.length()); ``` #### 常见方法及其说明 | 方法名 | 描述 | |---------------------|--------------------------------------------------------------------------------------| | `add(E e)` | 将指定元素插入此优先队列。如果成功则返回 true;否则抛出异常。 | | `offer(E e)` | 功能同 `add()`,但在失败时不会抛出异常而是返回 false。 | | `remove(Object o)` | 删除队列中的某个对象实例。如果找到并删除,则返回 true;否则返回 false。 | | `poll()` | 获取并移除队列头部的元素(具有最高优先级的元素)。如果没有元素存在,则返回 null。 | | `peek()` | 返回但不移除队列头部的元素。如果没有元素存在,则返回 null。 | | `size()` | 返回队列中的元素数量。 | | `comparator()` | 返回用于对此队列进行排序的 Comparator 实例。如果使用自然顺序创建,则返回 null[^2]。 | #### 示例代码 下面展示如何使用 `PriorityQueue` 并结合自定义比较器: ```java import java.util.PriorityQueue; import java.util.Comparator; public class Main { public static void main(String[] args) { // 默认按升序排列 (最小堆) PriorityQueue<Integer> minHeap = new PriorityQueue<>(); minHeap.add(5); minHeap.add(10); minHeap.add(1); System.out.println("Min Heap Poll: " + minHeap.poll()); // 输出 1 // 自定义最大堆 PriorityQueue<Integer> maxHeap = new PriorityQueue<>(new Comparator<Integer>() { @Override public int compare(Integer o1, Integer o2) { return o2.compareTo(o1); // 改变方向形成最大堆 } }); maxHeap.offer(5); maxHeap.offer(10); maxHeap.offer(1); System.out.println("Max Heap Peek: " + maxHeap.peek()); // 输出 10 } } ``` 上述例子展示了两种不同类型的堆:一种是最小堆,另一种通过自定义比较器实现了最大堆。 --- #### 注意事项 1. **线程安全性** `PriorityQueue` 不是线程安全的数据结构。如果多个线程同时访问同一个队列,需手动同步操作。 2. **null 和不可比较对象** 队列不允许存储 `null` 元素,并且所有元素都应可相互比较。如果不满足这些条件,在运行时会引发错误。 ---
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