java学习笔记之优先队列实现原理

最新推荐文章于 2025-02-20 00:00:00 发布

jaybill

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分类专栏： java 文章标签： java

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/jaybill/article/details/89762556

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普通的队列是先进先出的数据结构，而优先队列为元素赋予优先级，具有最高优先级的元素成为队列首部。

优先队列一般基于二叉堆实现。

本文会分析java中几种常见的优先队列：PriorityQueue、PriorityBlockingQueue、DelayQueue、DelayedWorkQueue。

一、二叉堆的基本原理

(一) 什么是二叉堆？

完全二叉树
堆的根节点的优先级最大（即最大或最小）
父节点的优先级必定大于子节点，兄弟节点的优先级不确定谁大谁小

	时间复杂度
插入	O(log n)
删除	O(log n)
构造	O(n)

(二) 堆的用途

取最值

(三) 堆的基本操作

1. 插入

往堆插入元素，基本思想是从最后一个位置开始，通过上浮操作不断调整位置，直到满足父节点的优先级必定大于子节点这个条件。

上浮

上浮是往二叉堆添加元素用到的操作，它其实是不断的调整k的位置为父元素的位置直到满足条件为止。

// 用数组表示堆
Object []objs = new Object[10];
/**
 * 上浮：
 * k表示堆的最后一个位置；
 * obj表示将要插入的元素。
 */
private void siftUp(int k, Object obj) {
    // 1. 判断k是否为根元素的位置0，如果是则直接赋值
    while(k>0) {
         // 2. 获取父元素的位置,parent = (k-1)/2
         int parent = (k-1) >>> 1;
         // 3. 如果父元素的优先级大于等于obj，跳出循环并插入obj
         if(objs[parent] >= obj) {
             break;
		 }
		 // 4. 如果父元素的优先级小于obj，将父元素赋值到k的位置，更改k为父元素的位置，继续循环
		 objs[k] = objs[parent];
		 k = parent;
    }
    // 5. 为obj赋值
    objs[k] = obj;
}
/**
 * 添加元素，不考虑数组扩容的情况。
 * 假设size表示当前堆包含的元素个数（注意不一定等于上面定义的10）
 */
public void add(Object obj) {
    if(size==0) {
        objs[0] = obj;
    } else {
        siftUp(size, obj);
        size++;
	}
}