Java 中的 PriorityQueue iterator() 方法
一、簡介
PriorityQueue中的基本方法之一是iterator()方法。此方法允許無縫遍歷儲存在佇列中的元素。在本教程中，我們將探索iterator()方法的功能並示範其在各種場景中的有效使用。
2. PriorityQueue概述
Java 中的PriorityQueue類別充當資料結構，允許根據元素的優先權將元素儲存在佇列中。
PriorityQueue內部使用二元堆，這是一種樹狀結構，其中元素根據優先順序進行排列。最高優先權元素駐留在根節點，子節點繼承其父節點的優先權。這種安排確保最高優先順序的元素位於前面，而最低優先順序的元素位於後面。
此外， PriorityQueue類別實作了Queue接口，並提供了一系列用於操作佇列中元素的方法，包括iterator()方法。 iterator()方法是Iterable介面的一部分，用來取得元素集合的迭代器。 iterator()方法的簽章定義為：
public Iterator<E> iterator()iterator()方法傳回佇列中元素的Iterator 。參數E的類型指定佇列中元素的類型。此方法不帶任何參數
3. Iterator特性
讓我們深入研究一下迭代器的關鍵特性：
3.1.快速失敗保證
iterator()方法傳回的迭代器是一個快速失敗迭代器。這意味著如果我們在使用迭代器時嘗試修改佇列（新增或刪除元素），則會拋出ConcurrentModificationException 。此行為可確保迭代器始終反映佇列的目前狀態。
在程式碼中，我們在獲得迭代器後透過新增一個元素來修改PriorityQueue :
PriorityQueue<Integer> numbers = new PriorityQueue<>();
numbers.add(3);
numbers.add(1);
numbers.add(2);
Iterator<Integer> iterator = numbers.iterator();
numbers.add(4);
try {
while (iterator.hasNext()) {
System.out.println(iterator.next());
}
} catch (ConcurrentModificationException e) {
System.out.println("ConcurrentModificationException occurred during iteration.");
}該程式的輸出將是：
ConcurrentModificationException occurred during iteration.3.2.遍歷順序
iterator()方法以特定的方式遍歷堆結構，通常基於層序遍歷方法。這意味著它從堆的頂部開始向下逐級存取元素。這種方法對於存取元素是有效的，但可能不會總是產生嚴格基於優先順序的順序。
讓我們來看一個如何使用iterator()方法迭代PriorityQueue中的元素的範例：
PriorityQueue<Integer> queue = new PriorityQueue<>();
queue.add(3);
queue.add(1);
queue.add(2);
Iterator<Integer> iterator = queue.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
Integer element = iterator.next();
System.out.println(element);
}在此範例中，我們建立一個整數PriorityQueue並在其中新增三個元素。然後，我們取得佇列中元素的迭代器，並使用while循環迭代元素，將每個元素列印到控制台。該程式的輸出將是：
1
3
2在內部， PriorityQueue看起來像：
1
/ \
3 2在迭代期間，迭代器按級別順序遍歷元素，產生順序 1、3 和 2。雖然此順序保持了堆的一般結構，但它並不嚴格遵守基於優先權的排序。
4. Comparator接口
在某些情況下，我們可能希望根據自訂標準對PriorityQueue中的元素進行排序。這可以透過利用Comparator介面來實現。此介面允許我們定義一個比較函數，可用於對佇列中的元素進行排序。
Comparator介面有一個compare()方法，該方法接受兩個相同類型的參數並傳回一個整數值。 compare()方法傳回的值決定佇列中元素的順序。
讓我們考慮以下範例，其中我們有一個Person類，要求是根據個人的年齡對他們進行優先排序。為了解決這個問題，我們將建立一個自訂比較器：
class PersonAgeComparator implements Comparator<Person> {
@Override
public int compare(Person p1, Person p2) {
return p1.age - p2.age;
}
}隨後，我們將建立一個具有自訂排序的PriorityQueue 。我們需要將PersonAgeComparator介面的實例傳遞給PriorityQueue的建構子。然後佇列中的元素將根據Comparator定義的比較函數進行排序：
PriorityQueue<Person> priorityQueue = new PriorityQueue<>(new PersonAgeComparator());
priorityQueue.add(new Person("Alice", 25));
priorityQueue.add(new Person("Bob", 30));
priorityQueue.add(new Person("Charlie", 22));
Iterator<Person> iterator = priorityQueue.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
Person person = iterator.next();
System.out.println("Name: " + person.name + ", Age: " + person.age);
}該程式的輸出將是：
Name: Charlie, Age: 22
Name: Bob, Age: 30
Name: Alice, Age: 255.有序檢索
即使我們使用了自訂Comparator ，前面的範例也沒有按照嚴格的年齡升序顯示元素。 PriorityQueue的內部結構可能會導致直接迭代期間出現意外結果。這是因為迭代器遵循層級順序遍歷，這會導致迭代期間的順序不同，因為它逐級存取元素。
為了確保元素按照其優先順序的確切順序檢索，我們可以使用poll()方法。此方法專門從PriorityQueue中刪除具有最高優先權（在本例中為最低年齡）的元素並將其傳回。
讓我們看看如何使用poll()方法按順序檢索元素：
while (!priorityQueue.isEmpty()) {
Person person = priorityQueue.poll();
System.out.println("Name: " + person.name + ", Age: " + person.age);
}該程式的輸出現在將是：
Name: Charlie, Age: 22
Name: Alice, Age: 25
Name: Bob, Age: 306. 使用案例
儘管iterator()可能不適合嚴格排序的檢索，但它在優先順序不重要的情況下表現出色 - 例如，在PriorityQueue中大寫人名或計算平均年齡等統計數據，而不考慮優先順序。讓我們用一個例子來說明用例：
while (iterator.hasNext()) {
Person person = iterator.next();
person.setName(person.getName().toUpperCase());
}七、結論
在本文中，我們探討了 Java 中的PriorityQueue類，強調了iterator()方法的作用。需要注意的是，雖然PriorityQueue在內部維護排序順序， iterator()方法並不保證按該順序進行遍歷。因此，我們使用iterator()方法來執行不依賴優先權順序的操作。
與往常一樣，程式碼可以在 GitHub 上取得。