数据结构|用堆模拟实现优先级队列

1. 优先级队列概念

提供两个最基本的操作，一个是返回最高优先级对象，一个是添加新的对象，这种数据结构就是优先级队列（Priority Queue）。

2. Java 提供的优先级队列

Java 框架提供了 Priority Queue 和 PriorityBlocking Queue 两种类型的优先级队列，前者是线程不安全的，后者是线程安全的。
关于 Priority Queue 的使用要注意：

• Priority Queue 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 ClassCastExceoption 异常；
• 不能插入 null 对象，否则会抛出 NullPointerException；
• 没有容量限制，可以插入任意多个元素，其内部会自动扩容；
• 插入和删除元素的时间复杂度是 o(log(2n))；
• Priority Queue 底层使用了堆数据结构。

3. 优先级队列的模拟实现

import java.util.Comparator;

public class MyPriorityQueue {
    // 不考虑扩容
    private String[] array = new String[100];
    private int size = 0;
    private Comparator<String> comparator;

    public MyPriorityQueue(){
        this.comparator = null;
    }
    public MyPriorityQueue(Comparator<String> comparator){
        this.comparator = comparator;
    }

    public void add(String e){
        array[size++] = e;
        shiftUp(size - 1);

    }

    public String remove(){
        String e = array[0];
        array[0] = array[size - 1];
        size--;

        shiftDown(0);
        return e;
    }

    public String element(){
        return array[0];
    }

    private void shiftUp(int index) {
        while (index > 0){
            int parentIndex = (index - 1) / 2;
            int r = compare(index, parentIndex);
            if (r <= 0){
                return;
            }

            String t = array[index];
            array[index] = array[parentIndex];
            array[parentIndex] = t;

            index = parentIndex;
        }
    }

    private void shiftDown(int index) {
        while (true){
            int leftIndex = 2 * index + 1;
            if (leftIndex >= size){
                return;
            }

            int minIndex = leftIndex;
            int rightIndex = leftIndex + 1;
            if (rightIndex < size){
                int r = compare(leftIndex, rightIndex);

                if (r < 0){
                    minIndex = rightIndex;
                }
            }
            int r = compare(minIndex, index);
            if (r <= 0){
                return;
            }

            String t = array[index];
            array[index] = array[minIndex];
            array[minIndex] = t;

            index = minIndex;
        }
    }

    private int compare(int i, int j) {
        int r;
        if (comparator != null){
            r = comparator.compare(array[j], array[i]);
        }else {
            r = array[j].compareTo(array[i]);
        }
        return r;
    }

   
}