Java优先队列API如何用

wen java案例 2026-07-09 1

本文目录导读：

Java优先队列API如何用

创建 PriorityQueue
常用方法
完整示例：最小堆
自定义对象优先级
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

方法	说明
`add(e)` / `offer(e)`	插入元素（`offer` 在容量限制时返回 false，无界队列时等价）
`peek()`	获取队首元素（不移除，队列为空返回 null）
`poll()`	获取并移除队首元素（队列为空返回 null）
`remove(e)`	移除指定元素（如果存在）
`size()`	返回元素个数
`isEmpty()`	判断是否为空
`clear()`	清空队列
`toArray()`	转为数组（不保证有序）

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

非线程安全：多线程环境需使用 PriorityBlockingQueue。
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()。
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。
不允许 null 元素。

场景	如何实现
最小堆（默认）	`new PriorityQueue<>()`
最大堆	`new PriorityQueue<>(Comparator.reverseOrder())`
自定义对象升序	`new PriorityQueue<>((a,b) -> a.field - b.field)` 或实现 `Comparable`
自定义对象降序	交换比较顺序或使用 `Comparator.comparing(T::getField).reversed()`