Java——PriorityQueue使用forEach输出元素乱序并实现逆序输出

问题发现

代码如下：

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        PriorityQueue<Double> pq = new PriorityQueue<>();
        pq.add(3.6);
        pq.add(1.2);
        pq.add(5.9);
        pq.add(2.4);
        pq.forEach(System.out::println);
    }
}

输出结果：

1.2
2.4
5.9
3.6

可以看到输出的顺序既不是添加顺序也不是按照元素大小顺序输出

原因

PriorityQueue 使用 forEach 方法输出元素乱序的原因与其内部实现有关。forEach 方法是对集合进行迭代操作，它并不保证按照特定的顺序遍历元素。在 PriorityQueue 的实现中，元素的顺序是根据堆结构决定的，而不是插入的顺序或者元素自身的顺序。

PriorityQueue 是使用堆实现的，堆是一种完全二叉树的数据结构，它具有以下特性：

1. 对于最小堆，父节点的值小于等于子节点的值。
2. 对于最大堆，父节点的值大于等于子节点的值。

当你向 PriorityQueue 中添加元素时，它会根据优先级规则（最小堆或最大堆）进行调整，以保持堆的特性。因此，堆中的元素的顺序并不是按照插入的顺序或者元素自身的顺序。

而使用 PriorityQueue 的 forEach 方法对堆进行迭代时，它会按照内部的二叉树结构进行遍历，而不是按照元素的实际顺序。这就导致了在使用 forEach 方法输出元素时，它们的顺序是乱序的。

如果希望按照特定顺序遍历 PriorityQueue 中的元素，你可以使用其他方式，如循环遍历或使用迭代器来逐个取出元素。

正确输出方式

正序输出

代码如下：

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        PriorityQueue<Double> pq = new PriorityQueue<>();
        pq.add(3.6);
        pq.add(1.2);
        pq.add(5.9);
        pq.add(2.4);
//        pq.forEach(System.out::println);
        while (!pq.isEmpty()){
            System.out.println(pq.poll());
        }
    }
}

输出结果：

1.2
2.4
3.6
5.9

可以发现输出的顺序是按照元素大小正序输出的

倒序输出

方法一：自定义比较器

你可以创建一个自定义的比较器类，然后在创建 PriorityQueue 对象时将该比较器作为参数传入。比较器将比较两个元素的值，并根据需要对它们的顺序进行调整。

示例代码：

import java.util.Comparator;
import java.util.PriorityQueue;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建自定义的比较器
        Comparator<Double> reverseComparator = new Comparator<Double>() {
            public int compare(Double d1, Double d2) {
                return Double.compare(d2, d1); // 逆序比较
            }
        };

        // 创建带有自定义比较器的 PriorityQueue
        PriorityQueue<Double> pq = new PriorityQueue<>(reverseComparator);

        // 添加元素
        pq.add(3.6);
        pq.add(1.2);
        pq.add(5.9);
        pq.add(2.4);

        // 输出元素（按逆序顺序）
        while (!pq.isEmpty()) {
            System.out.println(pq.poll());
        }
    }
}

输出结果：

5.9
3.6
2.4
1.2

方法二：使用负数

另一种简单的方法是，将要存储的 Double 值取其负数，然后正常地使用 PriorityQueue。这样一来，元素将以逆序的方式进行排序。

示例代码：

import java.util.PriorityQueue;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建 PriorityQueue
        PriorityQueue<Double> pq = new PriorityQueue<>();

        // 添加元素（取负数）
        pq.add(-3.6);
        pq.add(-1.2);
        pq.add(-5.9);
        pq.add(-2.4);

        // 输出元素（按逆序顺序，注意取负数后要再次取负数）
        while (!pq.isEmpty()) {
            System.out.println(-pq.poll());
        }
    }
}

输出结果：

5.9
3.6
2.4
1.2