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优先级队列(二叉堆)

Java 更新时间: 发布时间: IT归档 最新发布 模块sitemap 名妆网 法律咨询 聚返吧 英语巴士网 伯小乐 网商动力

优先级队列(二叉堆)

基本结构

完全二叉树,以数组的形式存储

若父节点索引为n,则左子节点索引为2n,右子节点索引为2n+1

优先级队列(二叉堆)的巧妙之处:

  • 可通过索引的方式直接访问到节点的父节点和左右子节点
  • 根节点总是当前所有元素的最大值或最小值
上浮和下沉

二叉堆分为最小堆和最大堆

以最大堆为例,大根堆应满足:对于每一个子二叉树,父节点比左右子节点都要大

  • 若一个子树中父节点比子节点小,那么它就不配做父节点,就要对其进行下沉(sink)操作
  • 若一个子树中子节点比父节点大,那么它就不该做子节点,就要对其进行上浮(swim)操作
插入和删除

插入:当一个节点插入时,先放在二叉堆的末尾处,然后该节点逐层向上进行上浮操作,直到不能上浮(成为根节点或父节点大于该节点)为止。

插入节点12

删除:当要从二叉堆中删除某一节点时,先交换该节点与末尾节点的位置,然后删除末尾节点(要删除的节点),从该节点(交换后的末尾节点)处进行下沉操作,若两个子节点均大于父节点,则与较大的交换。

删除节点10

时间复杂度:若节点数为N,则每一次插入或删除操作时间复杂度为O(logN)

Java中的用法

优先队列(PriorityQueue)是Queue接口的实现,可以对其中元素进行排序,可以放基本数据类型的包装类(如:Integer,Long等)或自定义的类。

基本数据类型的包装器类:优先队列中元素默认排列顺序是升序排列(最小堆)

自己定义的类:需要自己定义比较器

常用方法:

peek()//返回队首元素
poll()//返回队首元素,队首元素出队列
add()//添加元素
size()//返回队列元素个数
isEmpty()//判断队列是否为空,为空返回true,不空返回false
//自定义比较器,降序排列
static Comparator cmp = new Comparator() {
      public int compare(Integer e1, Integer e2) {
        return e2 - e1;
      }
    };

public static void main(String[] args) {
        //不用比较器,默认升序排列
        Queue q = new PriorityQueue<>();
        q.add(3);
        q.add(2);
        q.add(4);
        while(!q.isEmpty())
        {
            System.out.print(q.poll()+" ");
        }
        
        //使用自定义比较器,降序排列
        Queue qq = new PriorityQueue<>(cmp);
        qq.add(3);
        qq.add(2);
        qq.add(4);
        while(!qq.isEmpty())
        {
            System.out.print(qq.poll()+" ");
        }
        
}
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