Question

我正在浏览Java PriorityQueue的文档并遇到一个重要的注意事项：

如果多个元素绑定的值最小，则头部是其中之一这些因素 - 关系被打破任意

我想了解那个粗体字的实际含义。我感兴趣的两个属性是PriorityQueue的稳定性及其确定性。

据我所知，一个稳定的算法将（来自维基百科）：

保留输入集的原始顺序

确定性算法（来自维基百科）：

给定特定输入，[...]产生相同的输出

以下是我的例子：

public class PriorityQueueTest {
    public static class Herp implements Comparable<Herp>{
        int attribute;
        String name;

        Herp(int attribute,String name){
            this.attribute=attribute;
            this.name=name;
        }
        @Override 
        public String toString(){
            return name+": "+attribute;
        }
        @Override
        public int compareTo(Herp o) {
            return Integer.compare(o.attribute, this.attribute);
        }

    }
    public static void main(String[] args){
            PriorityQueue<Herp> queue= new PriorityQueue<Herp>();
            queue.add(new Herp(1,"Fred"));
            queue.add(new Herp(1,"James"));
            queue.add(new Herp(2,"Bob"));
            queue.add(new Herp(3,"Rachel"));
            queue.add(new Herp(4,"Constance"));
            List<Herp> debug= new ArrayList<>();
            while(!queue.isEmpty()){
                debug.add(queue.poll());
            }
            System.out.println(Arrays.toString(debug.toArray()));
    }
}

对我来说，此代码输出以下内容：

[Constance: 4, Rachel: 3, Bob: 2, Fred: 1, James: 1]

如果我切换Fred和James的插入顺序，我会得到相同的结果;因此PriorityQueue不稳定。但是，我无法否定其决定论。无论我尝试什么插入顺序，无论我运行多少次代码，Fred总是会出现在James之前。

但是，我担心这种行为是计算机或JVM特有的（在我看来会使它变得不确定），或者存在一些计数器示例，其中输出会有所不同。

另一种可能性是，虽然目前所有JVM和计算机上的实现可能都是确定性的，但此属性未指定，并且可能在将来某个时候发生变化。

我可以理解，如果内部实现基于某种ObjectID或内部内存值打破了平局，这将使其不稳定但确定性。然而，它也可以根据系统时间，随机数，月相等进行。这将使它既不稳定又不确定。

TLDR：Java的PriorityQueue确定性是什么？

This question，尽管它的标题，证明了算法的不稳定性，它的答案只是链接到不能回答其决定论的文档。

Answer 1

虽然Javadoc留下了解释空间，但Open-JDK implementation却没有：

根据source，offer(E e)在队列末尾添加元素（必要时增加其大小），然后调用{JAVadoc说明以下内容的private void siftUp(int k, E x)：

在位置k处插入项目x，通过提升维护堆不变量 x在树上直到它大于或等于其父级，或者是根。

因此，实现完全是确定性的，并且取决于比较器和插入顺序。

但是，由于这似乎是一个实现细节，并且您的代码依赖于特定的元素顺序，您真的不应该依赖它，并让您的Comparator始终返回不同的值以避免打破平局。

Answer 2

它不稳定：如果关系被任意打破就不可能。这意味着实现可以自由选择它想要首先返回的绑定元素。稳定的实现必须按照它们插入队列的顺序返回绑定的元素。

它不一定是确定性的或非确定性的：它可以选择如何任意打破平局，所以它可以以确定的方式做到这一点（即如果你放入相同的元素，你可以在相同的顺序，无论顺序是什么）或非确定性的方式（即相同的元素不以相同的顺序出现）。

Answer 3

来自Java Doc：

优先级队列的元素按照它们的顺序排序自然排序，或由队列建设时提供的比较器时间

所以这取决于您如何定义比较器中的排序，或compareTo Herp方法（如果它实现Comparable）。

想要确定性吗？编写一个使用辅助属性打破关系的比较器。也许是Herp对象名称的文本。

Answer 4

我认为应该有一些错误。 PriorityQueue不使用X射线来排列项目。因此，如果项目相同，则最终订单应取决于广告订单。这是我的结果：

[Constance: 4, Rachel: 3, Bob: 2, Fred: 1, James: 1]
[Constance: 4, Rachel: 3, Bob: 2, James: 1, Fred: 1]

实际上，订单是确定性的。但它与插入顺序不同。队列修改的历史也很重要。但那里没有任何随机发生器。

Java的PriorityQueue是不稳定还是不确定或两者兼而有之？

4 个答案: