Java对顶堆
介绍
在计算机科学中，对顶堆（Heap）是一种特殊的数据结构，它是一个完全二叉树，且满足堆的性质：对于任意节点i，其父节点的值总是大于或等于（或小于或等于）它的子节点的值，这被称为最大堆（或最小堆）性质。Java中的java.util.PriorityQueue类实现了对顶堆的功能。
基本操作
插入元素
对顶堆的插入操作是将新元素插入到堆的末尾，并通过上浮操作使其找到合适的位置。上浮操作是将新元素和其父节点进行比较，如果新元素大于（或小于）父节点，则交换位置，直到新元素找到合适的位置或到达堆的根节点。
删除堆顶元素
对顶堆的删除堆顶元素操作是将堆顶元素和堆的最后一个元素交换位置，并通过下沉操作使其找到合适的位置。下沉操作是将堆顶元素和其子节点中较大（或较小）的元素进行比较，如果堆顶元素小于（或大于）子节点，则交换位置，直到堆顶元素找到合适的位置或到达堆的叶子节点。
获取堆顶元素
获取堆顶元素操作可以直接返回堆顶元素，即堆中最大（或最小）的元素。
代码示例
下面是一个使用Java的java.util.PriorityQueue实现对顶堆的示例：
import java.util.PriorityQueue;
public class MinHeapExample {
public static void main(String[] args) {
// 创建一个最小堆
PriorityQueue<Integer> minHeap = new PriorityQueue<>();
// 插入元素
minHeap.add(5);
minHeap.add(3);
minHeap.add(8);
minHeap.add(1);
minHeap.add(10);
// 输出堆顶元素
System.out.println("堆顶元素：" + minHeap.peek());
// 删除堆顶元素
minHeap.poll();
// 输出堆顶元素
System.out.println("删除堆顶元素后的堆顶元素：" + minHeap.peek());
// 输出堆中的所有元素
System.out.println("堆中的元素：");
while (!minHeap.isEmpty()) {
System.out.println(minHeap.poll());
}
}
}
在上述代码中，我们使用java.util.PriorityQueue类创建了一个最小堆minHeap。通过调用add方法来插入元素，调用peek方法来获取堆顶元素，调用poll方法来删除堆顶元素。最后，我们使用循环遍历堆中的所有元素，并输出它们。
对顶堆的应用
对顶堆在计算机科学中有很多应用，下面介绍其中的几个应用场景。
排序算法
堆排序是一种基于对顶堆的排序算法。它的基本思想是通过构建一个最大堆（或最小堆），然后不断地将堆顶元素与堆的最后一个元素交换位置，并缩小堆的规模，再次进行调整，直到所有元素都排好序。堆排序的时间复杂度为O(nlogn)，并且是一种不稳定的排序算法。
优先级队列
优先级队列是一种特殊的队列，它的出队顺序依赖于元素的优先级。对顶堆可以用来实现优先级队列的功能。java.util.PriorityQueue类就是基于对顶堆实现的优先级队列，它的插入和删除操作的时间复杂度为O(logn)，获取堆顶元素的时间复杂度为O(1)。
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求解Top K问题是指在一个包含大量元
