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PriorityQueue(优先队列)是一种特殊的队列,它的每个元素都有一定的优先级。在这种数据结构中,元素按照它们的优先级进行排序。PriorityQueue 通常用于实现任务调度、事件模拟等场景。
PriorityQueue 的插入和删除操作可以通过二叉堆(Binary Heap)或者散列表(Hash Table)来实现。下面分别介绍这两种方法:
- 二叉堆(Binary Heap):
二叉堆是一种完全二叉树,其中每个节点的值都小于或等于(最小堆)或大于或等于(最大堆)其子节点的值。插入和删除操作的时间复杂度为 O(log n)。
插入操作:
- 将新元素添加到二叉堆的末尾;
- 上浮(Percolate Up)操作:将新元素与其父节点进行比较,如果新元素的优先级更高(最小堆)或更低(最大堆),则交换它们的位置。重复此操作,直到新元素到达正确的位置。
删除操作:
- 删除堆顶元素(具有最高优先级的元素);
- 将堆的最后一个元素移动到堆顶;
- 下沉(Percolate Down)操作:将堆顶元素与其子节点进行比较,如果堆顶元素的优先级低于(最小堆)或高于(最大堆)其子节点的优先级,则交换它们的位置。重复此操作,直到堆顶元素到达正确的位置。
- 散列表(Hash Table):
散列表是一种使用哈希函数将键映射到值的数据结构。散列表可以用于实现优先队列,但它不能保证元素的顺序。插入和删除操作的平均时间复杂度为 O(1)。
插入操作:
- 使用哈希函数将元素的优先级映射到散列表的一个位置;
- 将元素添加到该位置的链表或数组中。
删除操作:
- 找到具有最高优先级的元素(可以通过遍历散列表来查找);
- 从散列表中删除该元素。
需要注意的是,散列表实现的优先队列不能保证元素的顺序,因此它可能不适用于某些需要按优先级顺序处理元素的场景。在这种情况下,二叉堆可能是更好的选择。