Java PriorityQueue: Fundamentos, Operaciones y Ordenación Personalizada

Java PriorityQueue

Explora la clase PriorityQueue en el framework de colecciones de Java a través de ejemplos claros y guía de mejores prácticas.

La clase PriorityQueue implementa la estructura de datos heap y satisface la interfaz Queue, ofreciendo recuperación eficiente de elementos basada en prioridad en lugar de orden de inserción.

A diferencia de las colas estándar, los elementos se devuelven en orden ordenado. Si necesitas orden ascendente, la cabeza de la cola es el elemento más pequeño; cada eliminación posterior produce el siguiente valor más pequeño. Ten en cuenta que el orden interno no está garantizado—solo el orden de extracción está ordenado.

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Creando una PriorityQueue

Comienza importando java.util.PriorityQueue:

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

Esta configuración por defecto usa orden natural (ascendente). Puedes personalizar el orden suministrando un Comparator al construir la cola.

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Métodos Clave de PriorityQueue

Todos los métodos definidos en la interfaz Queue están disponibles, más algunas operaciones específicas de cola.

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Insertando Elementos

• add() – Añade un elemento; lanza excepción si la cola está llena.
• offer() – Añade un elemento; devuelve false si la cola está llena.

Ejemplo:

import java.util.PriorityQueue;
class Main {
    public static void main(String[] args) {
        PriorityQueue<Integer> numeros = new PriorityQueue<>();
        numeros.add(4);
        numeros.add(2);
        System.out.println("PriorityQueue: " + numeros);
        numeros.offer(1);
        System.out.println("PriorityQueue Actualizada: " + numeros);
    }
}

Salida

PriorityQueue: [2, 4] PriorityQueue Actualizada: [1, 4, 2]

Aunque 4 se añadió antes que 2, la cabeza sigue siendo 2 porque es el elemento más pequeño. Al añadir 1, se reordena la cola para que 1 sea la cabeza.

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Accediendo a Elementos

Usa peek() para ver la cabeza sin eliminarla:

import java.util.PriorityQueue;
class Main {
    public static void main(String[] args) {
        PriorityQueue<Integer> numeros = new PriorityQueue<>();
        numeros.add(4);
        numeros.add(2);
        numeros.add(1);
        System.out.println("PriorityQueue: " + numeros);
        int numero = numeros.peek();
        System.out.println("Elemento Accedido: " + numero);
    }
}

Salida

PriorityQueue: [1, 4, 2] Elemento Accedido: 1

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Eliminando Elementos

• remove() – Elimina un elemento especificado, devolviendo true si tuvo éxito.
• poll() – Recupera y elimina la cabeza de la cola.

Ejemplo:

import java.util.PriorityQueue;
class Main {
    public static void main(String[] args) {
        PriorityQueue<Integer> numeros = new PriorityQueue<>();
        numeros.add(4);
        numeros.add(2);
        numeros.add(1);
        System.out.println("PriorityQueue: " + numeros);
        boolean resultado = numeros.remove(2);
        System.out.println("¿Se eliminó el elemento 2? " + resultado);
        int numero = numeros.poll();
        System.out.println("Elemento Eliminado con poll(): " + numero);
    }
}

Salida

PriorityQueue: [1, 4, 2] ¿Se eliminó el elemento 2? true Elemento Eliminado con poll(): 1

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Iterando sobre una PriorityQueue

Itera con iterator() (requiere java.util.Iterator):

import java.util.PriorityQueue;
import java.util.Iterator;
class Main {
    public static void main(String[] args) {
        PriorityQueue<Integer> numeros = new PriorityQueue<>();
        numeros.add(4);
        numeros.add(2);
        numeros.add(1);
        System.out.print("PriorityQueue usando iterator(): ");
        Iterator<Integer> iterar = numeros.iterator();
        while (iterar.hasNext()) {
            System.out.print(iterar.next());
            System.out.print(", ");
        }
    }
}

Salida

PriorityQueue usando iterator(): 1, 4, 2,

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Métodos Adicionales

Método	Descripción
contains(elemento)	Devuelve true si el elemento existe en la cola.
size()	Devuelve el número de elementos en la cola.
toArray()	Convierte la cola a un array.

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Ordenación Personalizada con Comparator

Para invertir el orden natural o implementar cualquier prioridad personalizada, suministra un Comparator al crear la cola:

import java.util.PriorityQueue;
import java.util.Comparator;
class Main {
    public static void main(String[] args) {
        PriorityQueue<Integer> numeros = new PriorityQueue<>(new ComparadorPersonalizado());
        numeros.add(4);
        numeros.add(2);
        numeros.add(1);
        numeros.add(3);
        System.out.print("PriorityQueue: " + numeros);
    }
}
class ComparadorPersonalizado implements Comparator<Integer> {
    @Override
    public int compare(Integer a, Integer b) {
        return b.compareTo(a); // orden inverso
    }
}

Salida

PriorityQueue: [4, 3, 1, 2]

El comparador personalizado asegura que la cabeza sea el elemento más grande. Para más detalles, consulta la API Java Comparator.