Java中的优先级队列（PriorityQueue）（如果想知道Java中有关优先级队列的知识点，那么只看这一篇就足够了！）

安而随意

前言：优先级队列（PriorityQueue）是一种抽象数据类型，其中每个元素都关联有一个优先级，元素按照优先级顺序进行处理。✨✨✨这里是秋刀鱼不做梦的BLOG✨✨✨想要了解更多内容可以访问我的主页秋刀鱼不做梦-CSDN博客先让我们看一下本文大致的讲解内容：目录1.优先队列的初识        （1）优先级队列的定义    （2）PriorityQueue的特性2.优先级队列的模拟实现3.优先级队列中常用API    （1）创建优先级队列    （2）插入/删除/获取优先级最高的元素/获取个数/清空/判断是否为空4.优先级队列的使用1.任务调度2.事件驱动模拟3.图算法4.数据流处理1.优先队列的初识        （1）优先级队列的定义    在开始学习Java中优先级队列的使用之前，先让我们了解一下什么是Java中的优先级队列（PriorityQueue）：        优先级队列（PriorityQueue）是一种抽象数据类型，其中每个元素都关联有一个优先级，元素按照优先级顺序进行处理。与标准队列不同，优先级队列中的元素处理顺序并非按插入顺序，而是按照优先级高低来决定。        如果读者看了优先级队列的定义之后还是不是太理解什么是优先级队列，那么现在我们使用一个日常生活中的例子来帮助你理解：        ——例如在医院急诊室，虽然你可能先到，但是医生会根据病人的病情严重程度来决定治疗顺序。病情严重的病人（例如，心脏病发作的病人）会被优先治疗，而病情较轻的病人（例如，轻微的感冒）会被安排在后面。        这样我相信读者就对优先级队列有了初步的认识了！！！    （2）PriorityQueue的特性        Java集合框架中提供了PriorityQueue和PriorityBlockingQueue两种类型的优先级队，而对于PriorityQueue是线程不安全的，PriorityBlockingQueue是线程安全的，而本文我们主要介绍是PriorityQueue。其在Java集合框架中的关系图为：关于PriorityQueue的使用要注意：        1.使用时必须导入PriorityQueue所在的包，即：importjava.util.PriorityQueue;        2.PriorityQueue中放置的元素必须要能够比较大小，不能插入无法比较大小的对象，否则会抛出ClassCastException异常；        3.不能插入null对象，否则会抛出NullPointerException；        4.没有容量限制，可以插入任意多个元素，其内部可以自动扩容；        5.插入和删除元素的时间复杂度为O（logN）；        6.PriorityQueue底层使用了堆数据结构；        7.PriorityQueue默认情况下是小堆---即每次获取到的元素都是最小的元素；    至此，我们通过上述对Java中的优先级队列的简单讲述，我们就大致的了解了什么是Java中的优先级队列了！2.优先级队列的模拟实现    在了解完了什么是Java中的优先级队列之后，现在让我们想想看如何去自我实现一个Java中的优先级队列呢？——这里我们已经在每处加上了注释，希望读者可以跟随着注释进行理解代码：packageDemo1;importjava.util.Arrays;//堆的自我实现-创建堆+插入数据+删除数据+返回堆顶元素+判断是否为空publicclassMyPriorityQueue{publicint[]elem;//存储堆元素的数组publicintuseSize;//当前堆中元素的个数//初始化堆publicMyPriorityQueue(int[]array){elem=newint[11];//初始化堆的容量for(inti=0;i=0;parent--){shiftDown(parent,useSize);//对每个非叶子节点进行下沉操作}}//下沉操作privatevoidshiftDown(introot,intuseSize){intchild=2*root+1;//左子节点索引while(child=0){//如果当前节点的值大于父节点的值，交换它们if(elem[parent]Java中的Heap（堆）（如果想知道Java中有关堆的知识点，那么只看这一篇就足够了！）-CSDN博客3.优先级队列中常用API    通过上面的学习，我们已经了解了什么是Java中的优先级队列，并且自我实现了优先级队列，现在让我们看看Java中内置的优先级队列该如何使用吧！    （1）创建优先级队列PriorityQueue类提供了多种构造方法，允许创建不同配置的优先级队列。构造器功能PriorityQueue()创建一个空的优先级队列，默认容量是11PriorityQueue(intinitialCapacity)创建一个初始容量为initialCapacity的优先级队列，注意：initialCapacity不能小于1，否则IllegalArgumentException异常PriorityQueue(Collectionc)用一个集合来创建优先级队列例子：importjava.util.PriorityQueue;publicclassPriorityQueueDemo{publicstaticvoidmain(String[]args){//默认初始容量的优先级队列PriorityQueuepq=newPriorityQueue();//指定初始容量的优先级队列PriorityQueuepqWithCapacity=newPriorityQueue(20);//使用比较器的优先级队列PriorityQueuepqWithComparator=newPriorityQueue(newCustomComparator());}}    ——这样我们就会常见Java中的优先级队列了！在了解了如何创建一个优先级队列之后，接下来让我们看一下如何去操作这个创建的优先级队列。    （2）插入/删除/获取优先级最高的元素/获取个数/清空/判断是否为空函数名功能booleanoffer(Ee)插入元素e，插入成功返回true，如果e对象为空，抛出NullPointerException异常，时间复杂度O（logN），注意：空间不够时候会进行扩容Epeek()获取优先级最高的元素，如果优先级队列为空，返回nullEpoll()移除优先级最高的元素并返回，如果优先级队列为空，返回nullintsize()获取有效元素的个数voidclear()清空booleanisEmpty()检测优先级队列是否为空，空返回true例子：importjava.util.PriorityQueue;publicclassTest{publicstaticvoidmain(String[]args){//初始化一个整数数组int[]arr={4,1,9,2,8,0,7,3,6,5}riorityQueueq=newPriorityQueue(arr.length);//将数组中的元素添加到优先级队列中for(inte:arr){q.offer(e);}//打印优先级队列中有效元素的个数System.out.println(q.size());//获取并打印优先级队列中优先级最高的元素（即最小值，因为是最小堆）System.out.println(q.peek());//从优先级队列中删除两个元素q.poll();q.poll();//打印删除两个元素后，优先级队列中有效元素的个数System.out.println(q.size());//获取并打印当前优先级最高的元素System.out.println(q.peek());//向优先级队列中插入一个新的元素q.offer(0);//获取并打印插入新元素后的优先级最高的元素System.out.println(q.peek());//清空优先级队列中的所有有效元素q.clear();//检测优先级队列是否为空，并打印结果if(q.isEmpty()){System.out.println("优先级队列已经为空!!!");}else{System.out.println("优先级队列不为空");}}}    ——这样我们就大致的了解了如何操作Java中的优先级队列了！！！4.优先级队列的使用        优先级队列（PriorityQueue）是一种特殊的数据结构，用于处理具有优先级的元素。它的主要特点是能够高效地插入元素并以优先级顺序访问和删除元素。以下是优先级队列的一些主要应用场景：1.任务调度场景:操作系统和调度系统常常需要管理多个任务，每个任务具有不同的优先级。用法:优先级队列可以用来实现任务调度系统，其中优先级高的任务会被优先执行。比如，操作系统的进程调度器会使用优先级队列来决定哪个进程应该优先获得CPU时间。2.事件驱动模拟场景:在模拟系统（如网络仿真或离散事件模拟）中，事件会在未来的某个时间点发生。用法:优先级队列用于存储和处理这些事件，确保在模拟中按事件的发生时间顺序处理它们。3.图算法场景:在计算图的最短路径（如Dijkstra算法）或最小生成树（如Prim算法）时，需要按边的权重或节点的距离进行操作。用法:使用优先级队列可以有效地管理和访问图中的边或节点，以支持这些算法的高效执行。4.数据流处理场景:数据流中的数据可能具有不同的重要性或优先级。用法:在处理实时数据流时，优先级队列可以用来根据数据的优先级顺序处理数据。这样我们就大致的了解了Java中的优先级队列在日常中的使用地方了！以上就是本篇文章的全部内容了~~~