Java中PriorityQueue实现最小堆和最大堆的用法


Posted in Java/Android onJune 27, 2021

一、基本介绍

 1、介绍

学习很多算法知识,力争做到最优解的学习过程中,很多时候都会遇到PriorityQueue(优先队列)。一个基于优先级堆的无界优先级队列。优先级队列的元素按照其自然顺序进行排序,或者根据构造队列时提供的 Comparator 进行排序,具体取决于所使用的构造方法。优先级队列不允许使用 null 元素。依靠自然顺序的优先级队列还不允许插入不可比较的对象,这样做可能导致 ClassCastException。

此队列的头是按指定排序方式确定的最小元素。如果多个元素都是最小值,则头是其中一个元素——选择方法是任意的。队列获取操作 poll、remove、peek 和 element 访问处于队列头的元素。优先级队列是无界的,但是有一个内部容量,控制着用于存储队列元素的数组大小。它通常至少等于队列的大小。随着不断向优先级队列添加元素,其容量会自动增加。无需指定容量增加策略的细节。

此类及其迭代器实现了Collection和Iterator接口的所有可选方法。方法 iterator() 中提供的迭代器不保证以任何特定的顺序遍历优先级队列中的元素。如果需要按顺序遍历,请考虑使用 Arrays.sort(pq.toArray())。此实现不是同步的,如果多个线程中的任意线程修改了队列,则这些线程不应同时访问PriorityQueue实例。相反,请使用线程安全的PriorityBlockingQueue 类。

PriorityQueue翻译为优先队列,“优先”指元素在队列中按一定的顺序(优先级)进行存放,“队列”指一种先进先出的数据结构。因此PriorityQueue可以实现按照一定的优先级存取元素。

Java中PriorityQueue实现最小堆和最大堆的用法

2、用法

从源码来看PriorityQueue的构造方法:

//默认容量为 11
private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 11;
//1、无参构造,默认容量和默认排序方法
public PriorityQueue() {
        this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, null);
    }
//2、指定容量
public PriorityQueue(int initialCapacity) {
        this(initialCapacity, null);
    }
//3、指定排序方法
public PriorityQueue(Comparator<? super E> comparator) {
        this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, comparator);
    }
//4、指定容量和排序方法
public PriorityQueue(int initialCapacity,
                         Comparator<? super E> comparator) {
        // Note: This restriction of at least one is not actually needed,
        // but continues for 1.5 compatibility
        if (initialCapacity < 1)
            throw new IllegalArgumentException();
        this.queue = new Object[initialCapacity];
        this.comparator = comparator;
    }

由上可知,在构造PriorityQueue时我们可以指定初始容量和元素在队列中的排序方法,若不指定,则默认初始容量为11,默认排序方法为将元素从小到大进行排序。

3、最小堆

构造最小堆:

PriorityQueue<Integer> minheap = new PriorityQueue<>();

使用无参构造,元素在队列中默认按照从小到大的顺序排列,可保证每次出队列的元素为队列中的最小元素。

4、最大堆

PriorityQueue<Integer> maxheap = new PriorityQueue<>(Collections.reverseOrder());

将排序方法指定为反序,即元素从大到小排列,可保证每次出队列的元素为队列中最大的元素。

5、其他优先级

按照其他优先级规则排序,需要自己实现Comparable接口,重写compareTo()方法。

Comparable<Integer> comparable = new Comparable<Integer>() {
            @Override
            public int compareTo(Integer o) {
                return 0;
            }
        };

二、常用方法

以Integer类型为例:

Java中PriorityQueue实现最小堆和最大堆的用法

三、相关练习题

剑指 Offer 40. 最小的k个数

输入整数数组 arr ,找出其中最小的 k 个数。例如,输入4、5、1、6、2、7、3、8这8个数字,则最小的4个数字是1、2、3、4。

示例 1:

输入:arr = [3,2,1], k = 2
输出:[1,2] 或者 [2,1]

示例 2:

输入:arr = [0,1,2,1], k = 1
输出:[0]

限制:

0 <= k <= arr.length <= 10000
0 <= arr[i] <= 10000

【解题思想】

先将k个数放进最大堆,再从第k+1个数开始比较,若其小于大堆顶则加入堆,堆顶出队列,若大于等于则无作为。

【代码】

class Solution {
    public int[] getLeastNumbers(int[] arr, int k) {
        int res[] = new int[k];
        int len = arr.length;
        if(len == 0 || k == 0)
            return res;

        PriorityQueue<Integer> maxHeap = new PriorityQueue<>(Collections.reverseOrder());
        for(int i = 0; i < k; i++){
            maxHeap.add(arr[i]);
        }
        for(int i = k; i < len; i++){
            if(arr[i] < maxHeap.peek()){
                maxHeap.add(arr[i]);
                maxHeap.poll();
            }
        }
        
        for(int i = 0; i < k; i++){
            res[i] = maxHeap.poll();
        }
        return res;
    }
    
}

时间复杂度:O(nlogn)

到此这篇关于Java中PriorityQueue实现最小堆和最大堆的用法的文章就介绍到这了,更多相关Java PriorityQueue最小最大堆内容请搜索三水点靠木以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持三水点靠木!

Java/Android 相关文章推荐
源码解读Spring-Integration执行过程
Jun 11 Java/Android
Java实现简易的分词器功能
Jun 15 Java/Android
一篇文章带你复习java知识点
Jun 28 Java/Android
jackson json序列化实现首字母大写,第二个字母需小写
Jun 29 Java/Android
springboot 多数据源配置不生效遇到的坑及解决
Nov 17 Java/Android
Spring依赖注入多种类型数据的示例代码
Mar 31 Java/Android
Java 通过手写分布式雪花SnowFlake生成ID方法详解
Apr 07 Java/Android
Android开发之WECHAT微信小程序路由跳转的两种形式
Apr 12 Java/Android
Android在Sqlite3中的应用及多线程使用数据库的建议
Apr 24 Java/Android
Spring Cloud OpenFeign模版化客户端
Jun 25 Java/Android
Spring Boot实现文件上传下载
Aug 14 Java/Android
探讨Java中的深浅拷贝问题
解决SpringBoot跨域的三种方式
Jun 26 #Java/Android
分析Java中Map的遍历性能问题
Jun 26 #Java/Android
SpringCloud的JPA连接PostgreSql的教程
spring项目中切面及AOP的使用方法
Java 中的 Unsafe 魔法类的作用大全
Jun 26 #Java/Android
详解Java线程池是如何重复利用空闲线程的
Jun 26 #Java/Android
You might like
php mysql索引问题
2008/06/07 PHP
PHP @ at 记号的作用示例介绍
2014/10/10 PHP
讲解WordPress中用于获取评论模板和搜索表单的PHP函数
2015/12/28 PHP
PHP模板引擎Smarty内置变量调解器用法详解
2016/04/11 PHP
Docker 安装 PHP并与Nginx的部署实例讲解
2021/02/27 PHP
Safari5中alert的无限循环BUG
2011/04/07 Javascript
jQuery EasyUI API 中文文档 搜索框
2011/09/29 Javascript
js取模(求余数)隔行变色
2014/05/15 Javascript
node.js中的fs.truncate方法使用说明
2014/12/15 Javascript
jQuery的text()方法用法分析
2014/12/20 Javascript
js实现人才网站职位选择功能的方法
2015/08/14 Javascript
javascript函数式编程程序员的工具集
2015/10/11 Javascript
Bootstrap导航栏各元素操作方法(表单、按钮、文本)
2015/12/28 Javascript
JavaScript之浏览器对象_动力节点Java学院整理
2017/07/03 Javascript
[55:03]LGD vs EG 2018国际邀请赛小组赛BO2 第二场 8.17
2018/08/18 DOTA
Python语言编写电脑时间自动同步小工具
2013/03/08 Python
Linux下Python获取IP地址的代码
2014/11/30 Python
简单说明Python中的装饰器的用法
2015/04/24 Python
python实现文本去重且不打乱原本顺序
2016/01/26 Python
Python安装使用命令行交互模块pexpect的基础教程
2016/05/12 Python
python利用OpenCV2实现人脸检测
2020/04/16 Python
python爬取拉勾网职位数据的方法
2018/01/24 Python
python调用c++ ctype list传数组或者返回数组的方法
2019/02/13 Python
Python实现微信自动好友验证,自动回复,发送群聊链接方法
2019/02/21 Python
python网络应用开发知识点浅析
2019/05/28 Python
使用Python实现NBA球员数据查询小程序功能
2020/11/09 Python
canvas绘制视频封面的方法
2018/02/05 HTML / CSS
YesStyle美国/全球:购买亚洲时装、美容化妆品和生活百货
2017/01/16 全球购物
办公室员工岗位工作职责
2014/03/10 职场文书
领导干部民主生活会自我剖析材料范文
2014/09/20 职场文书
2014年化工厂工作总结
2014/11/25 职场文书
2015年企业员工工作总结范文
2015/05/21 职场文书
2015年财政局工作总结
2015/05/21 职场文书
2016年“节能宣传周”活动总结
2016/04/05 职场文书
Python中OpenCV实现简单车牌字符切割
2021/06/11 Python
青岛市的收音机研制与生产
2022/04/07 无线电