Java之集合(六)PriorityQueue

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1.前言

　　本章介紹隊列中的PriorityQueue--優先隊列，顧名思義，這是一個能夠指定特定排序的隊列。有些違背隊列的先入先出，可是其是按照有序的出隊列，也是一個比較實用的類。

2.PriorityQueue

　　PriorityQueue繼承自抽象父類AbstractQueue，其數據結構依舊保持簡單：

　　一個數組隊列，一個大小，一個排序規則的比較器。若是比較器爲null的時候，就按照元素自身的compareTo方法進行比較排序。這個隊列和以前容器又在初始化的大小和擴容大小上不一致，其默認大小爲11，大小小於64的時候擴容後爲原來的3倍，大於64的時候，擴容後打下是原來的2倍。

　　PriorityQueue的add(E)方法和offer(E)方法是同樣的。

　　先判斷容量大小，再判斷是不是第一個，最後進行排序。

　　這個排序看過去有些奇怪，怎麼有parent，而且下標是(k-1)>>>1呢？其實這裏的操做就反應了優先隊列的真正數據結構，其其實是一個二叉樹，將二叉樹存儲在數組之中而已。根節點就是數組的0位。下圖給出其具體結構：

　　上圖就是隨手畫的一個二叉樹，下面是對應的二叉樹的數組中的位置。二叉樹存入數組的方式很簡單，就是從上到下，從左到右。PriorityQueue的是一個有特色的徹底二叉樹，且不容許出現null節點，其父節點都比葉子節點小，這個是堆排序中的小頂堆。若是按數組順序咱們能夠獲得以下結論：

　　　　左葉子節點=父節點下標*2+1

　　　　右葉子節點=父節點下標*2+2

　　　　父節點=(葉子節點-1)/2

　　插入節點也就比較好處理了，和父節點比較，大於父節點的就不動，小於父節點的就上浮，這就是siftUp方法的做用了。順便一提，最小堆並不保證左右節點的大小關係，只關心父節點和子節點的關係。

　　由上面的敘述，不難看出優先隊列若是不進行調整，是沒法保證優先順序的，子節點大小是無序的。因此每次出隊列的都是根元素，根元素確定是最小的。移除了一個元素後，樹的結構勢必會被破壞，因此每次的移除操做都會調整樹，保證其符合定義。

　　siftDown就是用於作這樣的調整的，其具體實現以下：

　　看代碼就能夠知道，其移除節點以後，是判斷了左右節點小的那個進行上浮的，然後循環上浮。

　　移除任意一個位置的內容時，其是將最後一個元素取出來變成null了。而後調用siftDown，從新找到最後一個元素應該去的位置，其它元素填補移除位。通常而言這樣就應該足夠了，可是在某些狀況下還須要進行後面的元素與前面進行交換。就像代碼中所表現的同樣，最後一個元素正好填補的是移除的那個空缺，此種狀況下並不能說明該結構是正確的，形成這種現象的緣由就在於優先隊列並不保證左右的大小順序，看下圖就能很好理解問題所在，而且此種狀況須要進行siftUp()，當發生這種異常的狀況，纔會返回這個異常值，其它時候都是返回null.

 

3.示意圖

 　　移除任意位置的圖就再也不給出了，2小結結尾已經進行過說明，先進行一次siftDown，再進行一次siftUp。

 4.其它參考文章

　　http://www.cnblogs.com/CarpenterLee/p/5488070.html