Java优先队列API如何用

本文目录导读：

1. 创建 PriorityQueue
2. 常用方法
3. 完整示例：最小堆
4. 自定义对象优先级
5. 重要注意事项

在 Java 中，优先队列（PriorityQueue）是 java.util 包下的一个类，它是一个基于优先级堆（默认是最小堆）的无界队列，下面我会从基础用法到高级用法（自定义排序）来详细讲解。

创建 PriorityQueue

默认（最小堆）

默认情况下，PriorityQueue 按元素的自然顺序排序（升序，即最小的元素最先出队）。

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

指定初始容量

PriorityQueue<Integer> pq = new PriorityQueue<>(10);

自定义比较器

当你想改变排序规则时，可以传入一个 Comparator。

示例1：最大堆（降序）

PriorityQueue<Integer> maxHeap = new PriorityQueue<>((a, b) -> b - a);

或者使用 Comparator.reverseOrder()：

PriorityQueue<Integer> maxHeap = new PriorityQueue<>(Comparator.reverseOrder());

示例2：按字符串长度排序

PriorityQueue<String> pq = new PriorityQueue<>((s1, s2) -> s1.length() - s2.length());

常用方法

完整示例：最小堆

import java.util.PriorityQueue;
public class Example {
    public static void main(String[] args) {
        PriorityQueue<Integer> minHeap = new PriorityQueue<>();
        minHeap.add(5);
        minHeap.add(1);
        minHeap.add(8);
        minHeap.add(3);
        System.out.println("队首元素（最小）：" + minHeap.peek()); // 1
        while (!minHeap.isEmpty()) {
            System.out.print(minHeap.poll() + " "); // 1 3 5 8
        }
    }
}

自定义对象优先级

假设你有一个 Task 类，希望按优先级（priority 字段）升序排列。

方法A：实现 Comparable 接口

class Task implements Comparable<Task> {
    String name;
    int priority;
    Task(String name, int priority) {
        this.name = name;
        this.priority = priority;
    }
    @Override
    public int compareTo(Task other) {
        return Integer.compare(this.priority, other.priority); // 升序
    }
    @Override
    public String toString() {
        return name + "(" + priority + ")";
    }
}
// 使用
PriorityQueue<Task> pq = new PriorityQueue<>();
pq.add(new Task("工作A", 3));
pq.add(new Task("工作B", 1));
pq.add(new Task("工作C", 2));
while (!pq.isEmpty()) {
    System.out.println(pq.poll()); // 工作B(1), 工作C(2), 工作A(3)
}

方法B：传入 Comparator（推荐，更灵活）

class Task {
    String name;
    int priority;
    Task(String name, int priority) {
        this.name = name;
        this.priority = priority;
    }
    public String toString() {
        return name + "(" + priority + ")";
    }
}
// 使用
PriorityQueue<Task> pq = new PriorityQueue<>((t1, t2) -> t1.priority - t2.priority);
// 或
// PriorityQueue<Task> pq = new PriorityQueue<>(Comparator.comparingInt(t -> t.priority));
pq.add(new Task("工作A", 3));
pq.add(new Task("工作B", 1));
pq.add(new Task("工作C", 2));
while (!pq.isEmpty()) {
    System.out.println(pq.poll()); // 工作B(1), 工作C(2), 工作A(3)
}

重要注意事项

1. 非线程安全：多线程环境需使用 PriorityBlockingQueue。
2. 队列顺序 ≠ 遍历顺序：iterator() 返回的元素不保证有序。

   for (Integer x : pq) {
       // 可能不是有序的
   }

   正确遍历方式是不断 poll()。

3. 元素必须可比较：如果不提供 Comparator，元素必须实现 Comparable，否则会抛 ClassCastException。
4. 不允许 null 元素。

优先队列在解决“Top K 问题”、“合并多个有序链表”、“Dijkstra 最短路径”等场景中非常常用，掌握这些 API 用法就足够应对日常开发了。