一、概念
优先队列 = 自带自动排序的队列 ,出队顺序不再是先进先出 (FIFO),而是优先级最高元素先出队 。底层常用:堆 (Heap,二叉堆),入队 / 出队时间复杂度 O(logn)。
两种堆
- 小顶堆(默认 Java/Python):堆顶是最小值,最小先弹出
- 大顶堆:堆顶是最大值,最大先弹出
二、Java PriorityQueue
java
// 小顶堆,队首最小
PriorityQueue<Integer> minHeap = new PriorityQueue<>();
minHeap.add(5);
minHeap.add(2);
minHeap.add(7);
// poll()弹出堆顶最小值:2
System.out.println(minHeap.poll());
// 大顶堆(自定义比较器)
PriorityQueue<Integer> maxHeap = new PriorityQueue<>((a,b)->b-a);
| 方法 | 作用 |
|---|---|
add(E e) |
入队,满抛异常 |
offer(E e) |
入队,满返回 false |
peek() |
查看堆顶,不删除,空返回 null |
poll() |
弹出堆顶,空返回 null |
size() |
元素个数 |
三、Python heapq(默认小顶堆)
Python没有原生大顶堆,存负数模拟大顶堆
python
import heapq
arr = [3,1,4]
heapq.heapify(arr) # 原地建堆 O(n)
heapq.heappop(arr) # 弹出最小1
heapq.heappush(arr,2)
# 大顶堆:存入负数
maxheap = []
heapq.heappush(maxheap,-5)
print(-heapq.heappop(maxheap))
四、经典使用场景
- TopK 问题:求数组前 K 大 → 用容量 K 小顶堆
- 多路归并、Dijkstra 最短路径(每次取最短边)
- 任务调度、贪心算法
五、时间复杂度
- 建堆:O(n)
- 插入 / 删除堆顶:O(logn)