java PriorityQueue类 java中的PriorityQueue类过程详解

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java PriorityQueue类 java中的PriorityQueue类过程详解

是木子啦~   2021-09-06 我要评论
想了解java中的PriorityQueue类过程详解的相关内容吗,是木子啦~在本文为您仔细讲解java PriorityQueue类的相关知识和一些Code实例,欢迎阅读和指正,我们先划重点:java,PriorityQueue类,下面大家一起来学习吧。

一、什么是优先级队列

1、概念

我们都知道队列,队列的核心思想就是先进先出,这个优先级队列有点不太一样。优先级队列中,数据按关键词有序排列,插入新数据的时候,会自动插入到合适的位置保证队列有序。(顺序有两种形式:升序或者是降序)

来一个标准点的定义:

PriorityQueue类在Java1.5中引入。PriorityQueue是基于优先堆的一个无界队列,这个优先队列中的元素可以默认自然排序或者通过提供的Comparator(比较器)在队列实例化的时排序。要求使用Java Comparable和Comparator接口给对象排序,并且在排序时会按照优先级处理其中的元素。

比如我们往队列里面插入132,插入2的时候,就会在内部调整为123(默认顺序是升序)。正是由于这个优良特性可以帮助我们实现一系列问题。我们先看一个例子,体会一下他的优点,然后再看一下为什么能够实现这样的功能。

在这里插入图片描述

我们看到就算是我们随意插入数据,但是输出的结果总是有序的,这样一来优先级队列就可以有了很多个使用场景。下面给出一道力扣题。体会一下他的优点。

2、案例演示特性

Leetcode215题:在未排序的数组中找到第 k个最大的元素。请注意,你需要找的是数组排序后的第 k 个最大的元素,而不是第 k 个不同的元素。

输入:3,2,3,1,2,4,5,5,6,k = 4。输出就是5,因此重复的并不考虑。我们一般情况下一般首先想到冒泡排序。每一次都冒出来一个最小的元素,这样冒K次,就是我们想要的结果。

在这里插入图片描述

其实冒泡排序还可以解决另外一个问题,那就是返回倒数第K大的元素,方法是每次冒出来一个最大的元素即可。

这样做很简单,但是需要我们自己手写冒泡排序,下面我们看使用优先级队列如何解决的。

在这里插入图片描述

就这几行代码就搞定了,是不是超级简单。为什么优先级队列能够实现呢?下面我们来分析一下他的数据结构:

3、数据结构

优先级队列底层的数据结构其实是一颗二叉堆,什么是二叉堆呢?我们来看看

在这里插入图片描述

在这里我们会发现以下特征:

(1)二叉堆是一个完全二叉树

(2)根节点总是大于左右子节点(大顶堆),或者是小于左右子节点(小顶堆)。

如果我们要插入一个节点怎么办呢?

在这里插入图片描述

自己使用画图工具画的,能看懂就行,不要在意那些细节兄弟。过程如下:

(1)找到待插入位置:满足完全二叉树的特点,依次插入

(2)插入之后判断是否满足二叉堆的性质,不满足那就调整

(3)1<>6交换,发现不满足,1<>4交换,满足即停止。

对于我们的优先级队列就是这样的一种数据结构,因此我们在插入的时候保证了数据的有序性。

OK。到这基本上我们能够体会到优先级队列的思想了。来一个小结:

优先级队列使用二叉堆的特点,可以使得插入的数据自动排序(升序或者是降序)。

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