获取队列中的最大元素 |爪哇答案

【问题标题】：Get max element in a Queue | Java获取队列中的最大元素 |爪哇
【发布时间】：2016-11-29 22:43:05
【问题描述】：

是否有另一种方法来获取队列中的最大元素（Java）？（请提供替代方法）

import java.util.*;

public class MaxQueueElement<E extends Comparable<E>> {

    public MaxQueueElement(Queue<E> queue){
        E max= queue.peek();   // initialize max with head of queue

        for(E e : queue){
            if(e.compareTo(max) > 0){
                max = e;
            }
        }

    System.out.println(max);

 }
}

【问题讨论】：

Collections.max(queue) 似乎更容易。
不，我说的是另一种算法
我在软件工程中看到的一条常见规则是 KISS：保持简短和简单。您的解决方案有效。为什么不必要地使事情复杂化？
好吧，我们也不是。最好的办法是问你的讲师。
有其他方法吗？是的，有无数种选择。有没有更好的办法？取决于您对更好的定义（例如，代码可能更通用）。但是这种方法具有最佳的大复杂度。

标签： java generics queue

【解决方案1】：

通过在单独的双端队列 (Deque) 中维护最大值的候选者，可以在平摊的 O(1) 时间内实现队列上的 get-max 操作。

在入队（或offer）操作时，我们检查Deque 后面是否有任何元素的值小于被入队的元素。这些值可以简单地删除——因为这些值永远不会是未来的最大值。
在出队（或poll）操作中，我们检查Deque 中的第一个元素是否等于常规队列中的第一个元素，如果是，也将其删除。
max 元素只是Deque 的第一个元素。

所有操作都具有平均 O(1) 时间复杂度。

这是一个 Java 实现：

public class QueueWithMax<T extends Comparable<T>> {
    Queue<T> queue;
    Deque<T> cMax; // candidates for Max value

    public QueueWithMax() {
        queue = new LinkedList<>();
        cMax = new LinkedList<>();
    }

    public void offer(T element) {
        queue.offer(element);
        while (!cMax.isEmpty() && element.compareTo(cMax.peekLast()) > 0) {
            cMax.pollLast();
        }
        cMax.offerLast(element);
    }

    public T poll() {
        if (cMax.peekFirst().equals(queue.peek()))
            cMax.pollFirst();
        return queue.poll();
    }

    public T getMax() {
        return cMax.peekFirst();
    }
}

【讨论】：

这太棒了！我以前从未听说过这样的数据结构。是你自己发明的吗？
@ciamej 这其实是解决leetcode.com/problems/sliding-window-maximum等问题的常用策略。但是，我在 Aziz 等人中找到了正式的定义。编程面试的要素。

【解决方案2】：

访问Queue 中所有元素的唯一方法是使用iterator() 方法 - 您不能（通常）通过索引访问元素（如某些实现可能，但Queue 没有t 天生）。

因此，您所能做的就是一次迭代一个元素，存储当前的最大元素。这正是你在这里所做的。

您的算法没有任何问题 - 但您实现它的方式可以改进：

不要在类的构造函数中这样做——你不需要构造任何东西的新实例，因为最大值已经存在。以（静态）方法执行。
不要打印结果——这对人和野兽都没有用。将其返回给调用者。
处理队列为空且可能包含空值的情况。（请参阅Collections.max 的 Javadoc 以获得想法）

【讨论】：

【解决方案3】：

您可以使用 Java 8 的流对队列进行排序，它在内部使用相同的算法但会产生更少的噪声代码，例如：

public void MaxQueueElement(Queue<E> queue){
    Optional<E> max = queue.stream()
        .max(Comparable::compareTo);

    if(max.isPresent()){
        System.out.println(max.get());
    }
}

另一种方法是将PriorityQueue 与比较器一起使用并从中获取第一个元素。例如：

public void MaxQueueElement2(Queue<E> queue){
    PriorityQueue<E> pQueue = new PriorityQueue<>((E e1, E e2)->e1.compareTo(e2));
    pQueue.addAll(queue);
    System.out.println(pQueue.peek());

}

【讨论】：

更好的Comparator.naturalOrder() 和max.ifPresent(System.out::println)。

【解决方案4】：

除非队列不是像PriorityQueue 这样的特殊排序队列，否则从算法的角度来看没有更好的方法。由于队列没有任何固有的排序属性，因此您必须先检查队列中的所有元素，然后才能找到。

代码或多或少没问题。如果队列包含null，它将失败。通常情况并非如此，但可能会发生。
MaxQueueElement 构造有点奇怪。

【讨论】：

【解决方案5】：

我正在上计算机科学课，我们不允许使用 for each 循环。我不确定它是否和你一样。请注意，for each 循环类型违背了队列的目的，因为您只想处理队列的前端和后端。特别是在我的课程中，我们还希望队列在传递到方法之前处于其原始状态，而不使用额外的辅助数据结构。以下是我在测试中的做法：

public E findMaxQueueElement(Queue<e> queue) { //my test would ask me to return the max value
    E max = queue.remove();
    queue.add(max); //add it back to the end
    for(int i=0; i<queue.size()-1; i++) {
        E current = queue.remove();
        if (current.compareTo(max) > 0) {
            max = current;
        }
        queue.add(current);
    }
    return max;
}

根据我提供的限制，这应该可行。我希望这会有所帮助。

【讨论】：

【解决方案6】：

我想你也可以利用 Collections.max(queue) 在队列的情况下

【讨论】：