Binary Heap Queue : Heaps « Collections Data Structure « Java

Home
Java
1.2D Graphics GUI
2.3D
3.Advanced Graphics
4.Ant
5.Apache Common
6.Chart
7.Class
8.Collections Data Structure
9.Data Type
10.Database SQL JDBC
11.Design Pattern
12.Development Class
13.EJB3
14.Email
15.Event
16.File Input Output
17.Game
18.Generics
19.GWT
20.Hibernate
21.I18N
22.J2EE
23.J2ME
24.JavaFX
25.JDK 6
26.JDK 7
27.JNDI LDAP
28.JPA
29.JSP
30.JSTL
31.Language Basics
32.Network Protocol
33.PDF RTF
34.Reflection
35.Regular Expressions
36.Scripting
37.Security
38.Servlets
39.Spring
40.Swing Components
41.Swing JFC
42.SWT JFace Eclipse
43.Threads
44.Tiny Application
45.Velocity
46.Web Services SOA
47.XML
Java » Collections Data Structure » Heaps 




Binary Heap Queue
    


/*
 * Copyright 2005 JBoss Inc
 *
 * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
 * you may not use this file except in compliance with the License.
 * You may obtain a copy of the License at
 *
 *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
 *
 * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
 * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
 * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
 * See the License for the specific language governing permissions and
 * limitations under the License.
 */

import java.io.Externalizable;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInput;
import java.io.ObjectOutput;
import java.util.Comparator;
import java.util.NoSuchElementException;

public class BinaryHeapQueue implements Queue, Externalizable {
  /** The default capacity for a binary heap. */
  private final static int DEFAULT_CAPACITY = 13;

  /** The comparator used to order the elements */
  private Comparator comparator;

  /** The number of elements currently in this heap. */
  private int size;

  /** The elements in this heap. */
  private Queueable[] elements;

  public BinaryHeapQueue() {

  }

  /**
   * Constructs a new <code>BinaryHeap</code> that will use the given
   * comparator to order its elements.
   
   @param comparator
   *          the comparator used to order the elements, null means use natural
   *          order
   */
  public BinaryHeapQueue(final Comparator comparator) {
    this(comparator, BinaryHeapQueue.DEFAULT_CAPACITY);
  }

  /**
   * Constructs a new <code>BinaryHeap</code>.
   
   @param comparator
   *          the comparator used to order the elements, null means use natural
   *          order
   @param capacity
   *          the initial capacity for the heap
   @throws IllegalArgumentException
   *           if <code>capacity</code> is &lt;= <code>0</code>
   */
  public BinaryHeapQueue(final Comparator comparator, final int capacity) {
    if (capacity <= 0) {
      throw new IllegalArgumentException("invalid capacity");
    }

    // +1 as 0 is noop
    this.elements = new Queueable[capacity + 1];
    this.comparator = comparator;
  }

  // -----------------------------------------------------------------------
  public void readExternal(ObjectInput inthrows IOException, ClassNotFoundException {
    comparator = (Comparatorin.readObject();
    elements = (Queueable[]) in.readObject();
    size = in.readInt();
  }

  public void writeExternal(ObjectOutput outthrows IOException {
    out.writeObject(comparator);
    out.writeObject(elements);
    out.writeInt(size);
  }

  /**
   * Clears all elements from queue.
   */
  public void clear() {
    this.elements = new Queueable[this.elements.length]// for gc
    this.size = 0;
  }

  /**
   * Tests if queue is empty.
   
   @return <code>true</code> if queue is empty; <code>false</code>
   *         otherwise.
   */
  public boolean isEmpty() {
    return this.size == 0;
  }

  /**
   * Tests if queue is full.
   
   @return <code>true</code> if queue is full; <code>false</code>
   *         otherwise.
   */
  public boolean isFull() {
    // +1 as Queueable 0 is noop
    return this.elements.length == this.size + 1;
  }

  /**
   * Returns the number of elements in this heap.
   
   @return the number of elements in this heap
   */
  public int size() {
    return this.size;
  }

  /**
   * Inserts an Queueable into queue.
   
   @param element
   *          the Queueable to be inserted
   */
  public synchronized void enqueue(final Queueable element) {
    if (isFull()) {
      grow();
    }

    percolateUpMinHeap(element);
  }

  /**
   * Returns the Queueable on top of heap and remove it.
   
   @return the Queueable at top of heap
   @throws NoSuchElementException
   *           if <code>isEmpty() == true</code>
   */
  public synchronized Queueable dequeue() throws NoSuchElementException {
    if (isEmpty()) {
      return null;
    }

    final Queueable result = this.elements[1];
    result.dequeue();

    // Code bellow was removed because it is already executed
    // inside result.dequeue()
    //
    // setElement(1, this.elements[this.size--]);
    // this.elements[this.size + 1] = null;
    //
    // if (this.size != 0) {
    // percolateDownMinHeap(1);
    // }

    return result;
  }

  /**
   
   @param index
   */
  public synchronized Queueable dequeue(final int index) {
    if (index < || index > this.size) {
      // throw new NoSuchElementException();
      return null;
    }

    final Queueable result = this.elements[index];
    setElement(index, this.elements[this.size]);
    this.elements[this.sizenull;
    this.size--;
    if (this.size != && index <= this.size) {
      int compareToParent = 0;
      if (index > 1) {
        compareToParent = compare(this.elements[index]this.elements[index / 2]);
      }
      if (index > && compareToParent < 0) {
        percolateUpMinHeap(index);
      else {
        percolateDownMinHeap(index);
      }
    }

    return result;
  }

  /**
   * Percolates Queueable down heap from the position given by the index. <p/>
   * Assumes it is a minimum heap.
   
   @param index
   *          the index for the Queueable
   */
  private void percolateDownMinHeap(final int index) {
    final Queueable element = this.elements[index];
    int hole = index;

    while ((hole * 2<= this.size) {
      int child = hole * 2;

      // if we have a right child and that child can not be percolated
      // up then move onto other child
      if (child != this.size && compare(this.elements[child + 1]this.elements[child]) 0) {
        child++;
      }

      // if we found resting place of bubble then terminate search
      if (compare(this.elements[child], element>= 0) {
        break;
      }

      setElement(hole, this.elements[child]);
      hole = child;
    }

    setElement(hole, element);
  }

  /**
   * Percolates Queueable up heap from the position given by the index. <p/>
   * Assumes it is a minimum heap.
   
   @param index
   *          the index of the Queueable to be percolated up
   */
  private void percolateUpMinHeap(final int index) {
    int hole = index;
    final Queueable element = this.elements[hole];
    while (hole > && compare(element, this.elements[hole / 2]) 0) {
      // save Queueable that is being pushed down
      // as the Queueable "bubble" is percolated up
      final int next = hole / 2;
      setElement(hole, this.elements[next]);
      hole = next;
    }
    setElement(hole, element);
  }

  /**
   * Percolates a new Queueable up heap from the bottom. <p/> Assumes it is a
   * minimum heap.
   
   @param element
   *          the Queueable
   */
  private void percolateUpMinHeap(final Queueable element) {
    setElement(++this.size, element);
    percolateUpMinHeap(this.size);
  }

  /**
   * Compares two objects using the comparator if specified, or the natural
   * order otherwise.
   
   @param a
   *          the first object
   @param b
   *          the second object
   @return -ve if a less than b, 0 if they are equal, +ve if a greater than b
   */
  private int compare(final Queueable a, final Queueable b) {
    return this.comparator.compare(a, b);
  }

  /**
   * Increases the size of the heap to support additional elements
   */
  private void grow() {
    final Queueable[] elements = new Queueable[this.elements.length * 2];
    System.arraycopy(this.elements, 0, elements, 0this.elements.length);
    this.elements = elements;
  }

  /**
   
   @param index
   @param element
   */
  private void setElement(final int index, final Queueable element) {
    this.elements[index= element;
    element.enqueued(this, index);
  }

  public Queueable[] getQueueable() {
    return this.elements;
  }

  public Object[] toArray() {
    final Object[] result = new Object[this.size];
    System.arraycopy(this.elements, 1, result, 0this.size);
    return result;
  }

  public Object[] toArray(Object a[]) {
    if (a.length < this.size) {
      a = (Object[]) java.lang.reflect.Array
          .newInstance(a.getClass().getComponentType()this.size);
    }

    System.arraycopy(this.elements, 1, a, 0this.size);

    if (a.length > this.size) {
      a[this.sizenull;
    }

    return a;
  }
}

/*
 * Copyright 2005 JBoss Inc
 
 * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License"); you may not
 * use this file except in compliance with the License. You may obtain a copy of
 * the License at
 
 * http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
 
 * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
 * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS, WITHOUT
 * WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied. See the
 * License for the specific language governing permissions and limitations under
 * the License.
 */
interface Queue {
  public void enqueue(Queueable queueable);

  public Queueable dequeue();

  public Queueable dequeue(int index);

  public boolean isEmpty();
}

/*
 * Copyright 2005 JBoss Inc
 
 * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License"); you may not
 * use this file except in compliance with the License. You may obtain a copy of
 * the License at
 
 * http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
 
 * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
 * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS, WITHOUT
 * WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied. See the
 * License for the specific language governing permissions and limitations under
 * the License.
 */

interface Queueable {
  public void enqueued(Queue queue, int index);

  public void dequeue();
}

   
    
    
    
  














Related examples in the same category
1.Demonstrates heapsDemonstrates heaps
2.Fibonacci heap data structure
3.Tree Heap
4.This class implements the heap interface using a java.util.List as the underlying data structure.
5.A heap-based priority queue, without any concurrency controlA heap-based priority queue, without any concurrency control
6.Minimum heap implementation.
7.A MinMaxHeap provides a heap-like data structure that provides fast access to both the minimum and maximum elements of the heap.
java2s.com  | Contact Us | Privacy Policy
Copyright 2009 - 12 Demo Source and Support. All rights reserved.
All other trademarks are property of their respective owners.