优先队列（最小优先队列）

前言

普通的队列是一种先进先出的数据结构，元素在队列尾追加，而从队列头删除。在某些情况下，我们可能需要找出队列中的最大值或者最小值，例如使用一个队列保存计算机的任务，一般情况下计算机的任务都是有优先级的，我们需要在这些计算机的任务中找出优先级最高的任务先执行，执行完毕后就需要把这个任务从队列中移除。普通的队列要完成这样的功能，需要每次遍历队列中的所有元素，比较并找出最大值，效率不是很高，这个时候，我们就可以使用一种特殊的队列来完成这种需求，优先队列

一、最小优先队列

最大优先队列基于堆的数据结构来实现，可以很方便的删除最小值

1、代码实现

package tree;/*** 最小优先队列*/
public class MinPriorityQueue<T extends Comparable<T>> {private T[] items;private int n;public MinPriorityQueue(int capacity) {// 默认数组的0 索引位置不存放元素items = (T[]) new Comparable[capacity + 1];n = 0;}public int size() {return n;}/*** 向队列中插入元素** @param t*/public void add(T t) {// 插入到数组末尾items[++n] = t;// 元素上浮swim(n);}/*** 删除队列中的最小元素** @return 返回删除最小的元素*/public T deleteMin() {T min = items[1];items[1] = items[n];items[n] = null;n--;sink(1);return min;}/*** 元素下沉*/private void sink(int k) {//条件：存在子节点while (2 * k <= n) {// 左子节点和右子节点中较小值值的索引值int biggerIndex = 0;// 存在右子节点，且右子节点较小,if (2 * k + 1 <= n && less(2 * k+1, 2 * k)) {biggerIndex = 2 * k + 1;} else {biggerIndex = 2 * k;}// 如果当前节点值大于 子节点中的较小值，交换值if (less(biggerIndex, k)) {exch(biggerIndex, k);k = biggerIndex;} else {break;}}}/*** 元素上浮*/private void swim(int k) {// 循环条件 存在父节点while (k / 2 >= 1) {// 如果当前节点小于父节点，交换值if (less(k, k / 2)) {exch(k, k / 2);k = k / 2;} else {break;}}}/*** 判断索引i处值是否小于索引j处值** @param i* @param j* @return*/private boolean less(int i, int j) {return items[i].compareTo(items[j]) < 0;}/*** 交换元素** @param i* @param j*/private void exch(int i, int j) {T temp = items[i];items[i] = items[j];items[j] = temp;}
}

2、测试用例

package tree;import org.junit.Test;import static org.junit.Assert.*;public class MinPriorityQueueTest {@Testpublic void deleteMin() {MinPriorityQueue<Integer> comparableMinPriorityQueue = new MinPriorityQueue<Integer>(10);comparableMinPriorityQueue.add(100);comparableMinPriorityQueue.add(99);comparableMinPriorityQueue.add(88);comparableMinPriorityQueue.add(77);comparableMinPriorityQueue.add(200);comparableMinPriorityQueue.add(250);comparableMinPriorityQueue.add(244);comparableMinPriorityQueue.add(311);int size = comparableMinPriorityQueue.size();for (int i = 0; i < size - 1; i++) {System.out.println(comparableMinPriorityQueue.deleteMin());}}
}

3、控制台输出

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