java PriorityQueue类 java中的PriorityQueue类过程详解

一、什么是优先级队列

1、概念

我们都知道队列，队列的核心思想就是先进先出，这个优先级队列有点不太一样。优先级队列中，数据按关键词有序排列，插入新数据的时候，会自动插入到合适的位置保证队列有序。（顺序有两种形式：升序或者是降序）

来一个标准点的定义：

PriorityQueue类在Java1.5中引入。PriorityQueue是基于优先堆的一个无界队列，这个优先队列中的元素可以默认自然排序或者通过提供的Comparator（比较器）在队列实例化的时排序。要求使用Java Comparable和Comparator接口给对象排序，并且在排序时会按照优先级处理其中的元素。

比如我们往队列里面插入132，插入2的时候，就会在内部调整为123（默认顺序是升序）。正是由于这个优良特性可以帮助我们实现一系列问题。我们先看一个例子，体会一下他的优点，然后再看一下为什么能够实现这样的功能。

我们看到就算是我们随意插入数据，但是输出的结果总是有序的，这样一来优先级队列就可以有了很多个使用场景。下面给出一道力扣题。体会一下他的优点。

2、案例演示特性

Leetcode215题：在未排序的数组中找到第 k个最大的元素。请注意，你需要找的是数组排序后的第 k 个最大的元素，而不是第 k 个不同的元素。

输入：3,2,3,1,2,4,5,5,6，k = 4。输出就是5，因此重复的并不考虑。我们一般情况下一般首先想到冒泡排序。每一次都冒出来一个最小的元素，这样冒K次，就是我们想要的结果。

其实冒泡排序还可以解决另外一个问题，那就是返回倒数第K大的元素，方法是每次冒出来一个最大的元素即可。

这样做很简单，但是需要我们自己手写冒泡排序，下面我们看使用优先级队列如何解决的。

就这几行代码就搞定了，是不是超级简单。为什么优先级队列能够实现呢？下面我们来分析一下他的数据结构：

3、数据结构

优先级队列底层的数据结构其实是一颗二叉堆，什么是二叉堆呢？我们来看看

在这里我们会发现以下特征：

（1）二叉堆是一个完全二叉树

（2）根节点总是大于左右子节点（大顶堆），或者是小于左右子节点（小顶堆）。

如果我们要插入一个节点怎么办呢？

自己使用画图工具画的，能看懂就行，不要在意那些细节兄弟。过程如下：

（1）找到待插入位置：满足完全二叉树的特点，依次插入

（2）插入之后判断是否满足二叉堆的性质，不满足那就调整

（3）1<>6交换，发现不满足，1<>4交换，满足即停止。

对于我们的优先级队列就是这样的一种数据结构，因此我们在插入的时候保证了数据的有序性。

OK。到这基本上我们能够体会到优先级队列的思想了。来一个小结：

优先级队列使用二叉堆的特点，可以使得插入的数据自动排序（升序或者是降序）。