通过键在 PriorityQueue 中查找元素

Posted 2023-02-16

【中文标题】通过键在 PriorityQueue 中查找元素

【英文标题】：Find an element in a PriorityQueue by key

【发布时间】：2018-06-14 14:50:27

【问题描述】：

假设我得到了一些钥匙。我想找到的是优先级队列中的一个元素，它的键等于或大于给定的键。

显然，我希望它在O(logn) 中完成。我几乎可以肯定 Java 提供了这种方法但找不到它（查看官方文档）

【参考方案1】：

没有这样的方法。

优先级队列的底层实现是最小堆（也可以配置为最小堆）。因此对于具有最大堆属性的优先级队列，当您检查 peek 元素（即O(1) 操作）时，它将返回最大元素。在轮询它之后，将执行 heapify-ing 并且下一个顶部元素将是第二个最大值。这种复杂的O(logn) 复杂化。因此，如果您想获得大于或等于给定键的所有键，则需要不断从最大堆优先级队列轮询，直到顶部元素小于给定键。在最坏的情况下，这可能是O(nlogn)。

同样在这些操作之后，队列结构将被改变，因为一些键已经被轮询。所以在下一个操作之前，你必须通过重新推送被轮询的键来恢复队列的状态，这也将是O(nlogn)。

PriorityQueue<Integer> queue = new PriorityQueue<>(10, Collections.reverseOrder())

List<Integer> keysGreaterOrEqualTo(Integer key) 
    List<Integer> keys = new ArrayList<>();
    while(!queue.isEmpty() && queue.peek() >= key) 
        keys.add(queue.poll());
    
    return keys;

【参考方案2】：

Java Priority Queue 有contains() 方法，如果在Priority Queue 中找到键，则返回true。 参考 - Reference

要查找大于或等于的键，您可以实现自己的自定义方法。如：

int searchkey = 5, foundKey = 0;

While(!pq.isEmpty())
  foundKey = pq.poll();   
  if(foundKey == searchKey || foundKey > searchKey)
    break;

System.out.println(foundKey == searchKey || foundKey > searchKey ? foundKey : -1);

【参考方案3】：

有一种非破坏性的方法可以做到这一点。您可以使用iterator 进行搜索，而不是在找到符合条件的内容之前从队列中删除。

了解迭代器不会以任何特定顺序返回项目，因此如果您想要大于或等于某个值的最小项目，您仍然必须遍历整个集合。

这个复杂度显然是O(n)。接受的答案中描述的破坏性技术的复杂性是 O(k log n)，其中k 是小于您正在搜索的项目的数量。最坏的情况是k=n，算法是O(n log n)。

【参考方案4】：

我认为使用 TreeSet 可能会更好，特别是它的 tailSet 方法。它可以像优先队列一样使用，也是N log N。