模拟实现优先级队列(堆)

Java中PriorityQueue底层默认是小根堆。
1、这里采用向下调整建大根堆。
2、入队时将元素加入队尾，然后采用向上调整使入队后仍然保持为大根堆。
3、出队出的是优先级高的元素，先将要出队的元素与队尾元素互换，然后usedSize-1，采用向下调整使出队后仍然保持为大根堆。

public class MyPriorityQueue {
    public int[] elem;
    public int usedSize;

    public MyPriorityQueue() {
        this.elem = new int[10];
        this.usedSize = 10;
    }

    public void initHeap(int[] array) {
        for(int i = 0; i < array.length; i++) {
            elem[i] = array[i];
            usedSize++;
        }
    }

    //这里采用向下调整建大根堆，采用向下调整去建堆时，时间复杂度为O(n)(有推导过程)
    public void createHeap(int[] array) {
        for (int parent = (array.length - 1 - 1) / 2; parent >= 0; parent--) {
            shiftDown(parent, usedSize);
        }
    }

    //向下调整，向下调整的时间复杂度：O(logn)
    private void shiftDown(int parent,int usedSize) {
        int child = 2 * parent + 1;//根据parent得到child节点
        while(child < usedSize) {//这个循环条件很重要，不是<=，因为参数传的是usedSize
            if(child + 1 < usedSize && elem[child] < elem[child + 1]) {
                child++;//这一步取得parent左右两个child的最大值
            }
            if(elem[child] > elem[parent]) {
                swap(child, parent);
                parent = child;//parent是一个根的下标，parent向下走
                child = 2 * parent + 1;//根据新的parent得到新的child节点
            }else {//这里有else，走else说明已经是大根堆
                break;
            }
        }
    }

    private void swap(int i, int j) {
        int tmp = elem[i];
        elem[i] = elem[j];
        elem[j] = tmp;
    }

    //这里入队后采用向上调整，使入队后仍然保持为大根堆
    public void offer(int val) {
        if(isFull()) {
            this.elem = Arrays.copyOf(elem, elem.length * 2);
        }
        elem[usedSize] = val;
        usedSize++;
        shiftUp(usedSize - 1);//注意参数是usedSize-1
    }

    private void shiftUp(int child) {//只用调整进入队的这个child，进入队的这个child在数组的最后面
        int parent = (child - 1) / 2;//根据child得到parent节点
        while(child >= 0) {//这个循环条件很重要
            if(elem[child] > elem[parent]) {
                swap(child, parent);
                child = parent;//child是一个根的下标，child向上走
                parent = (child - 1) / 2;//根据新的child得到新的parent节点
            }else {//这里有else，走else说明已经是大根堆
                break;
            }
        }
    }

    public boolean isFull() {
        return elem.length == usedSize;
    }

    //出队【删除】：每次删除的都是优先级高的元素，采用向下调整使出队后仍然保持是大根堆，
    public int poll() {
        int tmp = elem[0];
        swap(0, usedSize - 1);
        usedSize--;
        shiftDown(0, usedSize);//注意参数是usedSize
        return tmp;
    }

    public boolean isEmpty() {
        return usedSize == 0;
    }

    //获取堆顶元素
    public int peek() {
        return elem[0];
    }
}