Java PriorityQueue: Grundlagen, Operationen und benutzerdefinierte Sortierung

Java PriorityQueue

Erkunden Sie die PriorityQueue-Klasse in Javas Collections Framework durch klare Beispiele und Best-Practice-Anleitungen.

Die PriorityQueue-Klasse implementiert die Heap-Datenstruktur und erfüllt das Queue-Interface, wobei sie effizienten Abruf von Elementen basierend auf Priorität statt Einfügereihenfolge bietet.

Im Gegensatz zu Standard-Queues werden Elemente in sortierter Reihenfolge zurückgegeben. Für aufsteigende Reihenfolge ist das Head-Element das kleinste; jede nachfolgende Entfernung liefert den nächstkleineren Wert. Beachten Sie, dass die interne Reihenfolge nicht garantiert ist – nur die Extraktionsreihenfolge ist sortiert.

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PriorityQueue erstellen

Beginnen Sie mit dem Import von java.util.PriorityQueue:

import java.util.PriorityQueue; PriorityQueue<Integer> numbers = new PriorityQueue<>(); 

Diese Standardkonfiguration verwendet natürliche Ordnung (aufsteigend). Sie können die Reihenfolge anpassen, indem Sie einen Comparator beim Konstruieren der Queue übergeben.

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Wichtige Methoden von PriorityQueue

Alle im Queue-Interface definierten Methoden sind verfügbar, plus einige queue-spezifische Operationen.

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Elemente einfügen

• add() – Fügt ein Element hinzu; wirft Exception falls Queue voll.
• offer() – Fügt ein Element hinzu; gibt false zurück falls Queue voll.

Beispiel:

import java.util.PriorityQueue; class Main { public static void main(String[] args) { PriorityQueue<Integer> numbers = new PriorityQueue<>(); numbers.add(4); numbers.add(2); System.out.println("PriorityQueue: " + numbers); numbers.offer(1); System.out.println("Updated PriorityQueue: " + numbers); } } 

Ausgabe

PriorityQueue: [2, 4] Updated PriorityQueue: [1, 4, 2]

Obwohl 4 vor 2 hinzugefügt wurde, bleibt das Head 2, da es das kleinste Element ist. Das Hinzufügen von 1 sortiert die Queue neu, sodass 1 das Head wird.

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Auf Elemente zugreifen

Verwenden Sie peek(), um das Head-Element anzusehen, ohne es zu entfernen:

import java.util.PriorityQueue; class Main { public static void main(String[] args) { PriorityQueue<Integer> numbers = new PriorityQueue<>(); numbers.add(4); numbers.add(2); numbers.add(1); System.out.println("PriorityQueue: " + numbers); int number = numbers.peek(); System.out.println("Accessed Element: " + number); } } 

Ausgabe

PriorityQueue: [1, 4, 2] Accessed Element: 1

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Elemente entfernen

• remove() – Löscht ein angegebenes Element, gibt true zurück falls erfolgreich.
• poll() – Ruft das Head-Element ab und entfernt es.

Beispiel:

import java.util.PriorityQueue; class Main { public static void main(String[] args) { PriorityQueue<Integer> numbers = new PriorityQueue<>(); numbers.add(4); numbers.add(2); numbers.add(1); System.out.println("PriorityQueue: " + numbers); boolean result = numbers.remove(2); System.out.println("Is the element 2 removed? " + result); int number = numbers.poll(); System.out.println("Removed Element Using poll(): " + number); } } 

Ausgabe

PriorityQueue: [1, 4, 2] Is the element 2 removed? true Removed Element Using poll(): 1

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Über eine PriorityQueue iterieren

Iterieren Sie mit iterator() (erfordert java.util.Iterator):

import java.util.PriorityQueue; import java.util.Iterator; class Main { public static void main(String[] args) { PriorityQueue<Integer> numbers = new PriorityQueue<>(); numbers.add(4); numbers.add(2); numbers.add(1); System.out.print("PriorityQueue using iterator(): "); Iterator<Integer> iterate = numbers.iterator(); while (iterate.hasNext()) { System.out.print(iterate.next()); System.out.print(", "); } } } 

Ausgabe

PriorityQueue using iterator(): 1, 4, 2,

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Zusätzliche Methoden

Methode	Beschreibung
contains(element)	Gibt true zurück, falls Element in Queue existiert.
size()	Gibt Anzahl der Elemente in Queue zurück.
toArray()	Konvertiert Queue in Array.

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Benutzerdefinierte Sortierung mit Comparator

Um die natürliche Reihenfolge umzukehren oder eine beliebige benutzerdefinierte Priorität zu implementieren, übergeben Sie einen Comparator beim Erstellen der Queue:

import java.util.PriorityQueue; import java.util.Comparator; class Main { public static void main(String[] args) { PriorityQueue<Integer> numbers = new PriorityQueue<>(new CustomComparator()); numbers.add(4); numbers.add(2); numbers.add(1); numbers.add(3); System.out.print("PriorityQueue: " + numbers); } } class CustomComparator implements Comparator<Integer> { @Override public int compare(Integer a, Integer b) { return b.compareTo(a); // umgekehrte Reihenfolge } } 

Ausgabe

PriorityQueue: [4, 3, 1, 2]

Der benutzerdefinierte Comparator sorgt dafür, dass das Head das größte Element ist. Für tiefere Einblicke siehe die Java Comparator API.