0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

什么是优先队列?漫画形式带你详细了解优先队列

算法与数据结构 来源:未知 作者:易水寒 2018-10-03 20:10 次阅读

这一次,我们来讲一讲二叉堆的另外一个应用:优先队列

队列的特点是什么?

聪明的小伙伴们都知道,是先进先出(FIFO)。

入队列:

出队列:

那么,优先队列又是什么样子呢?

优先队列不再遵循先入先出的原则,而是分为两种情况:

最大优先队列,无论入队顺序,当前最大的元素优先出队。

最小优先队列,无论入队顺序,当前最小的元素优先出队。

比如有一个最大优先队列,它的最大元素是8,那么虽然元素8并不是队首元素,但出队的时候仍然让元素8首先出队:

要满足以上需求,利用线性数据结构并非不能实现,但是时间复杂度较高,最坏时间复杂度O(n),并不是最理想的方式。

至于为什么最坏时间复杂度是O(n),大家可以思考下。

让我们回顾一下二叉堆的特性:

1.最大堆的堆顶是整个堆中的最大元素

2.最小堆的堆顶是整个堆中的最小元素

因此,我们可以用最大堆来实现最大优先队列,每一次入队操作就是堆的插入操作,每一次出队操作就是删除堆顶节点。

入队操作:

1.插入新节点5

2.新节点5上浮到合适位置。

出队操作:

1.把原堆顶节点10“出队”

2.最后一个节点1替换到堆顶位置

3.节点1下沉,节点9成为新堆顶

public class PriorityQueue {

privateint[] array;

privateint size;

publicPriorityQueue(){

//队列初始长度32

array =newint[32];

}

/**

* 入队

* @param key 入队元素

*/

privatevoid enQueue(int key){

//队列长度超出范围,扩容

if(size >= array.length){

resize();

}

array[size++]= key;

upAdjust();

}

/**

* 出队

*/

privateint deQueue()throwsException{

if(size <=0){

thrownewException("the queue is empty !");

}

//获取堆顶元素

int head = array[0];

//最后一个元素移动到堆顶

array[0]= array[--size];

downAdjust();

return head;

}

/**

* 上浮调整

*/

privatevoid upAdjust(){

int childIndex = size-1;

int parentIndex = childIndex/2;

// temp保存插入的叶子节点值,用于最后的赋值

int temp = array[childIndex];

while(childIndex >0&& temp > array[parentIndex])

{

//无需真正交换,单向赋值即可

array[childIndex]= array[parentIndex];

childIndex = parentIndex;

parentIndex = parentIndex /2;

}

array[childIndex]= temp;

}

/**

* 下沉调整

*/

privatevoid downAdjust(){

// temp保存父节点值,用于最后的赋值

int parentIndex =0;

int temp = array[parentIndex];

int childIndex =1;

while(childIndex < size){

// 如果有右孩子,且右孩子大于左孩子的值,则定位到右孩子

if(childIndex +1< size && array[childIndex +1]> array[childIndex]){

childIndex++;

}

// 如果父节点大于任何一个孩子的值,直接跳出

if(temp >= array[childIndex])

break;

//无需真正交换,单向赋值即可

array[parentIndex]= array[childIndex];

parentIndex = childIndex;

childIndex =2* childIndex +1;

}

array[parentIndex]= temp;

}

/**

* 下沉调整

*/

privatevoid resize(){

//队列容量翻倍

int newSize =this.size *2;

this.array =Arrays.copyOf(this.array, newSize);

}

publicstaticvoid main(String[] args)throwsException{

PriorityQueue priorityQueue =newPriorityQueue();

priorityQueue.enQueue(3);

priorityQueue.enQueue(5);

priorityQueue.enQueue(10);

priorityQueue.enQueue(2);

priorityQueue.enQueue(7);

System.out.println("出队元素:"+ priorityQueue.deQueue());

System.out.println("出队元素:"+ priorityQueue.deQueue());

}

}

代码中采用数组来存储二叉堆的元素,因此当元素超过数组范围的时候,需要进行resize来扩大数组长度。

—————END—————

●编号755,输入编号直达本文

●输入m获取文章目录

推荐↓↓↓

人工智能与大数据技术

更多推荐《18个技术类公众微信》

涵盖:程序人生、算法与数据结构、黑客技术与网络安全、大数据技术、前端开发、JavaPython、Web开发、安卓开发、iOS开发、C/C++、.NET、Linux、数据库、运维等。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • fifo
    +关注

    关注

    3

    文章

    368

    浏览量

    43003
  • 数据结构
    +关注

    关注

    3

    文章

    557

    浏览量

    39868
  • 队列
    +关注

    关注

    1

    文章

    46

    浏览量

    10839

原文标题:漫画:什么是优先队列?

文章出处:【微信号:TheAlgorithm,微信公众号:算法与数据结构】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    请问使用邮箱、消息队列、信号量进行任务间通信时任务之间的切换要考虑优先级吗?

    使用邮箱、消息队列、信号量进行任务间通信时,任务之间的切换(在释放信号量任务、请求信号量任务和其他任务)之间仍需考虑优先级吗?
    发表于 04-22 06:14

    鸿蒙内核源码分析(调度队列篇):进程和Task的就绪队列对调度的作用

    为何单独讲调度队列?鸿蒙内核代码中有两个源文件是关于队列的,一个是用于调度的队列,另一个是用于线程间通讯的IPC队列。 本文详细讲述调度
    发表于 11-23 11:09

    干货 | RTOS应用中的优先级反转问题

    ,ControlTask任务得到的CPU减少。由于高优先级的ServerTask任务占用了许多CPU时间,导致ControlTask无法及时读取消息队列中的数据。这是优先反转问题的一个例子,SamplerTask任务被
    发表于 03-09 15:00

    cubeMX+STM32+Freertos读队列时阻塞相关资料分享

    了超时时间。往队列中写数据的任务的优先级低于读队列任务的优先级。这意味着队列中永远不会保持超过一个的数据单元。因为一旦有数据被写入
    发表于 02-14 06:07

    LabVIEW中的队列使用详解

    1现实中的队列队列估计是我们生活中出现的最频繁的数据形式,各种类型的排队例如银行叫号办理业务,购买火车票飞机票、排队打饭、汽车灯等待红绿灯然后放行、流水线上下架的产品或零部件等都属于队列,与之相反
    发表于 09-05 00:07

    优先队列的千兆以太网MAC设计

    在以太网应用越来越广泛的背景下,针对某局域网具有传输数据量大和保持部分数据实时性的特点,采用了包含两种不同优先级帧的千兆以太网方案。基于Actel FPGA设计了一种带优先级队
    发表于 05-03 18:17 43次下载
    带<b class='flag-5'>优先</b>级<b class='flag-5'>队列</b>的千兆以太网MAC设计

    堆和堆的应用:堆排序和优先队列

    堆(Heap))是一种重要的数据结构,是实现优先队列(Priority Queues)首选的数据结构。
    的头像 发表于 03-16 11:32 3509次阅读
    堆和堆的应用:堆排序和<b class='flag-5'>优先</b><b class='flag-5'>队列</b>

    Linux IPC POSIX 消息队列

    POSIX mq VS Sys V mq的优势更简单的基于文件的应用接口完全支持消息优先级(优先级最终决动队列中消息的位置)完全支持消息到达的异步通知,这通过信号或是线程创建实现用于阻塞
    发表于 04-02 14:46 471次阅读

    cubeMX+STM32+Freertos 读队列时阻塞

    了超时时间。往队列中写数据的任务的优先级低于读队列任务的优先级。这意味着队列中永远不会保持超过一个的数据单元。因为一旦有数据被写入
    发表于 12-09 15:21 10次下载
    cubeMX+STM32+Freertos 读<b class='flag-5'>队列</b>时阻塞

    详细了解队列的特点及用处

    先进先出,队列是一种操作受限的线性表,其限制条件为允许在表的一端进行插入,而在表的另一端进行删除。插入的一端叫做队尾,删除的一端叫做队头。向队列中插入新元素的行为称为进队,从队列中删除元素的行为称为出队。一般用法在队头插入,在队
    的头像 发表于 05-31 15:25 6602次阅读
    <b class='flag-5'>详细了解</b><b class='flag-5'>队列</b>的特点及用处

    队列Queue的常用方法有哪些

    FIFO(先入先出)队列Queue,LIFO(后入先出)队列LifoQueue,和优先队列PriorityQueue。
    的头像 发表于 08-19 10:24 4909次阅读
    <b class='flag-5'>队列</b>Queue的常用方法有哪些

    SystemVerilog中的队列

    队列是大小可变的有序集合,队列中元素必须是同一个类型的。队列支持对其所有元素的访问以及在队列的开始或结束处插入和删除。
    的头像 发表于 10-31 10:09 2967次阅读

    利用C++提供的队列封装一个消息队列

    最近的C++项目中,需要用到消息队列,但是C++中又没有原生的消息队列,就在网上找了一下相关资料,利用C++提供的队列,自己封装一个消息队列,以后的项目也可以复用。
    的头像 发表于 05-20 15:16 1031次阅读
    利用C++提供的<b class='flag-5'>队列</b>封装一个消息<b class='flag-5'>队列</b>

    RTOS消息队列的应用

    基于RTOS的应用中,通常使用队列机制实现任务间的数据交互,一个应用程序可以有任意数量的消息队列,每个消息队列都有自己的用途。
    发表于 05-29 10:49 392次阅读
    RTOS消息<b class='flag-5'>队列</b>的应用

    无锁队列解决的问题

    为什么需要无锁队列 无锁队列解决了什么问题?无锁队列解决了锁引起的问题。 cache失效 当CPU要访问主存的时候,这些数据首先要被copy到cache中,因为这些数据在不久的将来可能又会被处理器
    的头像 发表于 11-10 15:33 217次阅读
    无锁<b class='flag-5'>队列</b>解决的问题