优先队列(上)

package kitsion.util;

/**
 * PriorityQueue class implemented via the binary heap.
 */
public class PriorityQueue extends AbstractCollection
        implements Queue {
    public PriorityQueue() {
        currentSize = 0;
        cmp = null;
        array = (AnyType[]) new Object[DEFAULT_CAPACITY + 1];
    }

    /**
     * Construct an empty PriorityQueue with a specified comparator
     *
     * @param c
     */
    public PriorityQueue(Comparator c) {
        currentSize = 0;
        cmp = c;
        array = (AnyType[]) new Object[DEFAULT_CAPACITY + 1];
    }

    /**
     * Construct a PriorityQueue from another Collection
     *
     * @param coll
     */
    public PriorityQueue(Collection coll) {
        cmp = null;
        currentSize = coll.size();
        array = (AnyType[]) new Object[(currentSize + 2) * 11 / 10];

        int i = 1;
        for (AnyType item : coll)
            array[i++] = item;
        buildHeap();
    }

    /**
     * Returns the number of items in this PriorityQueue
     */
    public int size() {
        return currentSize;
    }

    public void clear() {
        currentSize = 0;
    }

    /**
     * Returns an iterator over the elements in this PriorityQueue
     */
    public Iterator iterator() {
        return new Iterator() {
            int current = 0;

            public boolean hasNext() {
                return current != size();
            }

            public AnyType next() {
                if (hasNext())
                    return array[++current];
                else
                    throw new NoSuchElementException();
            }

            public void remove() {
                throw new UnsupportedOperationException();
            }
        };
    }

    /**
     * Returns the smallest item in the priority queue
     */
    public AnyType element() {
        if (isEmpty())
            throw new NoSuchElementException();
        return array[1];
    }

    /**
     * Adds an item to this PriorityQueue.
     */
    public boolean add(AnyType x) {
        if (currentSize + 1 == array.length)
            doubleArray();
        /* 详细注解: 增加堆的当前大小,并设置空结点为新增加的结点 */
        int hole = ++currentSize;

        /* 详细注解: 把x作为负无穷标志,放入位置0 */
        array[0] = x;

        /* 详细注解: 只要父结点中的项大于x,重复执行向上过滤的策略,指将父结点中的项下移到空结点中,然后将空结点上移到父结点 */
        for (; compare(x, array[hole / 2]) < 0; hole /= 2)
            array[hole] = array[hole / 2];

        array[hole] = x;
        return true;
    }

    /**
     * Removes the smallest item in the priority queue.
     */
    public AnyType remove() {

        AnyType minItem = element();
        array[1] = array[currentSize--];
        percolateDown(1);
        return minItem;
    }

    /**
     * 详细注解: percolateDown的一个参数指示空结点的位置,然后空结点中项被移出,开台向下过滤,
     * 当没有左孩子,循环结束,因为偶数大小的堆里的最后一个结点是仅有一个子结点,所以还要在向下过滤 中,进行测试.
     *
     * @param hole
     */
    public void percolateDown(int hole) {
        int child;
        AnyType tmp = array[hole];

        for (; hole * 2 <= currentSize; hole = child) {
            child = 2 * hole;
            if (child != currentSize
                    && compare(array[child + 1], array[child]) < 0)
                child++;
            if (compare(array[child], tmp) < 0)
                array[hole] = array[child];
            else
                break;
        }
        array[hole] = tmp;
    }

    /**
     * 逆序采用向下过滤策略,构造有序堆
     */
    public void buildHeap() {
        for (int i = currentSize / 2; i > 0; i--)
            percolateDown(i);
    }

    // number of elements in heap
    private int currentSize;

    // The heap array
    private AnyType[] array;

    private Comparator cmp;

    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 100;

    /**
     * Internal method to extend array
     */
    private void doubleArray() {
        AnyType[] newArray;

        newArray = (AnyType[]) new Object[array.length * 2];

        for (int i = 0; i < array.length; i++)
            newArray[i] = array[i];
        array = newArray;
    }

    /**
     * Compares lhs and rhs using comparator if provided by cmp, or the default
     * comarator
     *
     * @param lhs
     * @param rhs
     * @return
     */
    private int compare(AnyType lhs, AnyType rhs) {

        if (cmp == null)
            return ((Comparable) lhs).compareTo(rhs);
        else
            return cmp.compare(lhs, rhs);
    }

}