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PriorityQueue詳解-創(chuàng)新互聯(lián)

目錄標(biāo)題
    • 前言
    • PriorityQueue特點(diǎn)
    • API
      • 構(gòu)造
      • 操作API
    • 底層顯示:數(shù)組
    • offer(E e)

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PriorityQueue是優(yōu)先隊(duì)列,作用是保證每次取出的元素都是隊(duì)列中權(quán)值最小的,這里涉及到了大小關(guān)系,元素大小的評判可以通過元素自身的自然順序(使用默認(rèn)的比較器),也可以通過構(gòu)造時傳入的比較器。

Java中PriorityQueue實(shí)現(xiàn)了Queue接口,不允許放入null元素;其通過堆實(shí)現(xiàn),具體說是通過完全二叉樹(complete binary tree)實(shí)現(xiàn)的小頂堆(任意一個非葉子節(jié)點(diǎn)的權(quán)值,都不大于其左右子節(jié)點(diǎn)的權(quán)值),也就意味著可以通過數(shù)組來作為PriorityQueue的底層實(shí)現(xiàn)。

PriorityQueue特點(diǎn)
  1. PriorityQueue是一個無限制的隊(duì)列,并且動態(tài)增長。默認(rèn)初始容量’11’可以使用相應(yīng)構(gòu)造函數(shù)中的initialCapacity參數(shù)覆蓋。
  2. 它不允許NULL對象。
  3. 添加到PriorityQueue的對象必須具有可比性。
  4. 默認(rèn)情況下,優(yōu)先級隊(duì)列的對象按自然順序排序。
  5. 比較器可用于隊(duì)列中對象的自定義排序。
  6. 優(yōu)先級隊(duì)列的頭部是基于自然排序或基于比較器的排序的最小元素。當(dāng)我們輪詢隊(duì)列時,它從隊(duì)列中返回頭對象。
  7. 如果存在多個具有相同優(yōu)先級的對象,則它可以隨機(jī)輪詢其中任何一個。
  8. PriorityQueue 不是線程安全的,所以Java提供了PriorityBlockingQueue(實(shí)現(xiàn)BlockingQueue接口)用于Java多線程環(huán)境。
  9. peek()和element操作是O(1),add(), offer(), 無參數(shù)的remove()以及poll()方法的時間復(fù)雜度都是log(N)。
API 構(gòu)造

PriorityQueue():使用默認(rèn)初始容量(11)構(gòu)造空隊(duì)列,該容量根據(jù)其自然順序?qū)ζ湓剡M(jìn)行排序。
PriorityQueue(int initialCapacity):構(gòu)造具有指定初始容量的空隊(duì)列,該容量根據(jù)其自然順序?qū)ζ湓剡M(jìn)行排序。
PriorityQueue(int initialCapacity,Comparator comparator):構(gòu)造具有指定初始容量的空隊(duì)列,該容量根據(jù)指定的比較器對其元素進(jìn)行排序。

操作API

boolean add(object):將指定的元素插入此優(yōu)先級隊(duì)列。
boolean offer(object):將指定的元素插入此優(yōu)先級隊(duì)列。
boolean remove(object):從此隊(duì)列中刪除指定元素的單個實(shí)例(如果存在)。
Object poll():檢索并刪除此隊(duì)列的頭部,如果此隊(duì)列為空,則返回null。
Object element():檢索但不刪除此隊(duì)列的頭部,如果此隊(duì)列為空,則返回null。
Object peek():檢索但不刪除此隊(duì)列的頭部,如果此隊(duì)列為空,則返回null。
void clear():從此優(yōu)先級隊(duì)列中刪除所有元素。
Comparator comparator():返回用于對此隊(duì)列中的元素進(jìn)行排序的比較器,如果此隊(duì)列根據(jù)其元素的自然順序排序,則返回null。
boolean contains(Object o):如果此隊(duì)列包含指定的元素,則返回true。
int size():返回此隊(duì)列中的元素數(shù)。
Object [] toArray():返回包含此隊(duì)列中所有元素的數(shù)組。

底層顯示:數(shù)組

在這里插入圖片描述
在這里插入圖片描述
上圖中我們給每個元素按照層序遍歷的方式進(jìn)行了編號,如果你足夠細(xì)心,會發(fā)現(xiàn)父節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)的編號是有聯(lián)系的,更確切的說父子節(jié)點(diǎn)的編號之間有如下關(guān)系:

leftNo = parentNo*2+1
rightNo = parentNo*2+2
parentNo = (nodeNo-1)/2

通過上述三個公式,可以輕易計算出某個節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)以及子節(jié)點(diǎn)的下標(biāo)。這也就是為什么可以直接用數(shù)組來存儲堆的原因。
PriorityQueue的peek()和element操作是常數(shù)時間,add(), offer(), 無參數(shù)的remove()以及poll()方法的時間復(fù)雜度都是log(N)。

offer(E e)
public boolean offer(E e) {if (e == null)//不允許放入null元素
        throw new NullPointerException();
    modCount++;
    int i = size;
    if (i >= queue.length)
        grow(i + 1);//自動擴(kuò)容
    size = i + 1;
    if (i == 0)//隊(duì)列原來為空,這是插入的第一個元素
        queue[0] = e;
    else
        siftUp(i, e);//調(diào)用siftUp函數(shù)從下往上調(diào)整堆
    return true;
}
private void siftUp(int k, E x) {if (comparator != null)
        siftUpUsingComparator(k, x);
    else
        siftUpComparable(k, x);
}
private void siftUpComparable(int k, E x) {Comparablekey = (Comparable) x;
        while (k >0) {int parent = (k - 1) >>>1;	//拿到父節(jié)點(diǎn)
            Object e = queue[parent];
            if (key.compareTo((E) e) >= 0) //當(dāng)前元素>父節(jié)點(diǎn) break
                break;
            queue[k] = e; //當(dāng)前元素<父節(jié)點(diǎn) 父節(jié)點(diǎn)元素放置在當(dāng)前位置,k變成當(dāng)前父節(jié)點(diǎn),繼續(xù)下一輪循環(huán),直到當(dāng)前元素>父節(jié)點(diǎn) break
            k = parent;
        }
        queue[k] = key;//最后把key賦值到正確的位置
    }

當(dāng)前元素與父節(jié)點(diǎn)不斷比較如果比父節(jié)點(diǎn)小就交換然后繼續(xù)向上比較,否則停止比較的過程

前言:https://blog.csdn.net/hellokitty136/article/details/105831884/
特點(diǎn)/API:https://twotree.blog.csdn.net/article/details/86503464
源碼視頻講解:https://www.bilibili.com/video/BV1tW411j7dL/

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