Dsa Using Java 简明教程

DSA using Java - Priority Queue

Overview

优先队列是一种比队列更专业的データ结构。与普通队列一样，优先队列具有相同的方法，但有一个主要区别。在优先队列中，项目按键值排序，因此键值最小的项目在前面，键值最大的项目在后面，反之亦然。因此，我们将优先级分配给项目的键值。值越低，优先级越高。以下是优先队列的主要方法。

Basic Operations

insert / enqueue − 向队列后部添加项目。
remove / dequeue − 从队列前部删除项目。

Priority Queue Representation

在本文中，我们将使用数组实现队列。队列支持以下更多操作。

Peek − 获取队列前部的元素。
isFull − 检查队列是否已满。
isEmpty − 检查队列是否为空。

Insert / Enqueue Operation

每当将元素插入队列时，优先队列会根据其顺序插入项目。在此处，我们假设具有高值的具有低优先级。

public void insert(int data){
   int i =0;

   if(!isFull()){
      // if queue is empty, insert the data
      if(itemCount == 0){
         intArray[itemCount++] = data;
      }else{
         // start from the right end of the queue
         for(i = itemCount - 1; i >= 0; i-- ){
            // if data is larger, shift existing item to right end
            if(data > intArray[i]){
               intArray[i+1] = intArray[i];
            }else{
               break;
            }
         }
         // insert the data
         intArray[i+1] = data;
         itemCount++;
      }
   }
}

Remove / Dequeue Operation

每当要从队列中移除一个元素时，队列使用项目计数获取元素。一旦移除元素。项目计数减少一。

public int remove(){
    return intArray[--itemCount];
}

Priority Queue Implementation

PriorityQueue.java

package com.tutorialspoint.datastructure;

public class PriorityQueue {
   private final int MAX;
   private int[] intArray;
   private int itemCount;

   public PriorityQueue(int size){
      MAX = size;
      intArray = new int[MAX];
      itemCount = 0;
   }

   public void insert(int data){
      int i =0;

      if(!isFull()){
         // if queue is empty, insert the data
         if(itemCount == 0){
            intArray[itemCount++] = data;
         }else{
            // start from the right end of the queue
            for(i = itemCount - 1; i >= 0; i-- ){
               // if data is larger, shift existing item to right end
               if(data > intArray[i]){
                  intArray[i+1] = intArray[i];
               }else{
                  break;
               }
            }
            // insert the data
            intArray[i+1] = data;
            itemCount++;
         }
      }
   }

   public int remove(){
      return intArray[--itemCount];
   }

   public int peek(){
      return intArray[itemCount - 1];
   }

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

   public boolean isFull(){
      return itemCount == MAX;
   }

   public int size(){
      return itemCount;
   }
}

Demo Program

PriorityQueueDemo.java

package com.tutorialspoint.datastructure;

public class PriorityQueueDemo {
   public static void main(String[] args){
      PriorityQueue queue = new PriorityQueue(6);

      //insert 5 items
      queue.insert(3);
      queue.insert(5);
      queue.insert(9);
      queue.insert(1);
      queue.insert(12);

      // ------------------
      // index : 0  1 2 3 4
      // ------------------
      // queue : 12 9 5 3 1

      queue.insert(15);

      // ---------------------
      // index : 0  1 2 3 4  5
      // ---------------------
      // queue : 15 12 9 5 3 1

      if(queue.isFull()){
         System.out.println("Queue is full!");
      }


      //remove one item
      int num = queue.remove();
      System.out.println("Element removed: "+num);
      // ---------------------
      // index : 0  1  2 3 4
      // ---------------------
      // queue : 15 12 9 5 3

      //insert more items
      queue.insert(16);

      // ----------------------
      // index :  0  1 2 3 4  5
      // ----------------------
      // queue : 16 15 12 9 5 3

      //As queue is full, elements will not be inserted.
      queue.insert(17);
      queue.insert(18);

      // ----------------------
      // index : 0   1  2 3 4 5
      // ----------------------
      // queue : 16 15 12 9 5 3
      System.out.println("Element at front: "+queue.peek());
      System.out.println("----------------------");
      System.out.println("index : 5 4 3 2  1  0");
      System.out.println("----------------------");
      System.out.print("Queue:  ");
      while(!queue.isEmpty()){
         int n = queue.remove();
         System.out.print(n +" ");
      }
   }
}

如果我们编译并运行上述程序，它将生成以下结果 -

Queue is full!
Element removed: 1
Element at front: 3
----------------------
index : 5 4 3 2  1  0
----------------------
Queue:  3 5 9 12 15 16