实现 Java 大顶堆小顶堆
1. 简介
在 Java 中，可以使用 PriorityQueue 类来实现大顶堆和小顶堆。PriorityQueue 是一个基于优先级的队列，它的元素按照某种优先级顺序进行排序。默认情况下，PriorityQueue 是一个小顶堆，即最小的元素位于队列的头部。可以通过自定义 Comparator 来实现大顶堆。
2. 实现步骤
下面是实现 Java 大顶堆和小顶堆的步骤：
| 步骤 | 描述 |
|---|---|
| 1. 创建 PriorityQueue 对象 | 创建一个 PriorityQueue 对象来存储堆中的元素。 |
| 2. 定义 Comparator | 如果要实现大顶堆，需要定义一个实现 Comparator 接口的类来指定元素的比较方式。 |
| 3. 添加元素 | 使用 add() 方法向 PriorityQueue 中添加元素。 |
| 4. 弹出堆顶元素 | 使用 poll() 方法弹出堆顶元素。 |
接下来，我们具体讲解每一步需要做什么，并给出相应的代码。
3. 代码示例
3.1 创建 PriorityQueue 对象
首先，我们需要创建一个 PriorityQueue 对象来存储堆中的元素。在创建 PriorityQueue 对象时，可以通过传入一个 Comparator 来指定元素的比较方式。如果不传入 Comparator，则默认为小顶堆。
import java.util.PriorityQueue;
PriorityQueue<Integer> minHeap = new PriorityQueue<>();
3.2 定义 Comparator
如果要实现大顶堆，我们需要定义一个实现 Comparator 接口的类来指定元素的比较方式。Comparator 接口有一个 compare() 方法，我们需要实现该方法来定义元素的比较规则。在比较规则中，返回一个正数表示第一个元素大于第二个元素，返回一个负数表示第一个元素小于第二个元素，返回 0 表示两个元素相等。
import java.util.Comparator;
class MaxHeapComparator implements Comparator<Integer> {
@Override
public int compare(Integer a, Integer b) {
return b - a;
}
}
PriorityQueue<Integer> maxHeap = new PriorityQueue<>(new MaxHeapComparator());
3.3 添加元素
通过调用 add() 方法，我们可以向 PriorityQueue 中添加元素。添加元素后，PriorityQueue 会根据元素的比较方式进行排序。
minHeap.add(10);
minHeap.add(5);
minHeap.add(15);
3.4 弹出堆顶元素
通过调用 poll() 方法，我们可以弹出 PriorityQueue 的堆顶元素。弹出的元素是根据堆的排序规则确定的。
Integer minElement = minHeap.poll();
4. 序列图
下面是实现 Java 大顶堆小顶堆的序列图：
sequenceDiagram
participant Developer as 开发者
participant Rookie as 刚入行的小白
Developer -> Rookie: 介绍 Java 大顶堆小顶堆的实现
Note over Rookie: 学习实现步骤
Rookie -> Developer: 完成学习
Developer -> Rookie: 看代码示例和解释
Rookie -> Developer: 写代码实现
Developer -> Rookie: 提供反馈和建议
Rookie -> Developer: 修改代码
Developer -> Rookie: 验证代码是否正确
Rookie -> Developer: 代码正确，感谢帮助
Developer -> Rookie: 不客气，随时可以提问
5. 甘特图
下面是实现 Java 大顶堆小顶堆的甘特图：
gantt
dateFormat YYYY-MM-DD
title 实现 Java 大顶堆小顶堆甘特图
section 创建 PriorityQueue 对象
创建 PriorityQueue 对象 :done, 2022-01-01, 1d
section 定义 Comparator
定义 Comparator :done, 2022-01-02, 2d
section 添加元素
添加元素 :done, 2022-01-04, 1d
