概念

• **优先队列（Priority Queue）**在普通队列的基础上给每个元素增加了优先级，这样每次出队的元素不再是队首的元素，而是队列中优先级最高的元素，而具体的优先级可以自行定义，典型的就是按元素从大到小或从小到大的顺序定义优先级
• 优先队列可以通过不同的数据结构来实现，常见的实现方式有：
  1. 最小堆（Min Heap）：在最小堆中，根节点的值是最小的，每个节点的值都小于或等于其子节点的值。这种实现方式适合找到最小元素的应用场景。
  2. 最大堆（Max Heap）：在最大堆中，根节点的值是最大的，每个节点的值都大于或等于其子节点的值。这种实现方式适合找到最大元素的应用场景。
  3. 二叉搜索树（Binary Search Tree）：通过保持二叉搜索树的性质，即左子树的节点值小于父节点值，右子树的节点值大于父节点值，可以实现优先队列。

优缺点

• 优点
  1. 快速获取最大或最小元素：优先队列通过堆的性质，能够在 O(1) 时间复杂度内获取优先级最高或最低的元素
  2. 适用于任务调度：优先队列常用于任务调度场景，按照任务的优先级或执行时间进行排序，确保高优先级任务或即将执行的任务能够及时被调度
• 缺点
  1. 插入元素的时间复杂度：插入元素的时间复杂度通常为 O(log n)，因为需要维护堆的结构
  2. 动态扩容代价：在基于数组实现的堆中，当队列长度超过数组容量时，可能需要进行动态扩容，带来额外的时间和空间消耗

应用场景

• 网络调度：用于管理和调度网络数据包的优先级，确保重要数据优先传输
• 操作系统：在操作系统中，可以使用优先队列来调度进程和线程的执行顺序
• 数据压缩：在哈夫曼编码等数据压缩算法中，通过优先队列来构建最优编码树
• 最短路径算法：在 Dijkstra 算法和 A* 算法中，优先队列用于选择下一个探索的节点

代码示例

• go官方实现

  
  import (
  	"container/heap"
  	"fmt"
  )
  
  // An Item is something we manage in a priority queue.
  type Item struct {
  	value    string // The value of the item; arbitrary.
  	priority int    // The priority of the item in the queue.
  	// The index is needed by update and is maintained by the heap.Interface methods.
  	index int // The index of the item in the heap.
  }
  
  // A PriorityQueue implements heap.Interface and holds Items.
  type PriorityQueue []*Item
  
  func (pq PriorityQueue) Len() int { return len(pq) }
  
  func (pq PriorityQueue) Less(i, j int) bool {
  	// We want Pop to give us the highest, not lowest, priority so we use greater than here.
  	return pq[i].priority > pq[j].priority
  }
  
  func (pq PriorityQueue) Swap(i, j int) {
  	pq[i], pq[j] = pq[j], pq[i]
  	pq[i].index = i
  	pq[j].index = j
  }
  
  func (pq *PriorityQueue) Push(x any) {
  	n := len(*pq)
  	item := x.(*Item)
  	item.index = n
  	*pq = append(*pq, item)
  }
  
  func (pq *PriorityQueue) Pop() any {
  	old := *pq
  	n := len(old)
  	item := old[n-1]
  	old[n-1] = nil  // avoid memory leak
  	item.index = -1 // for safety
  	*pq = old[0 : n-1]
  	return item
  }
  
  // update modifies the priority and value of an Item in the queue.
  func (pq *PriorityQueue) update(item *Item, value string, priority int) {
  	item.value = value
  	item.priority = priority
  	heap.Fix(pq, item.index)
  }
  
  // This example creates a PriorityQueue with some items, adds and manipulates an item,
  // and then removes the items in priority order.
  func Example_priorityQueue() {
  	// Some items and their priorities.
  	items := map[string]int{
  		"banana": 3, "apple": 2, "pear": 4,
  	}
  
  	// Create a priority queue, put the items in it, and
  	// establish the priority queue (heap) invariants.
  	pq := make(PriorityQueue, len(items))
  	i := 0
  	for value, priority := range items {
  		pq[i] = &Item{
  			value:    value,
  			priority: priority,
  			index:    i,
  		}
  		i++
  	}
  	heap.Init(&pq)
  
  	// Insert a new item and then modify its priority.
  	item := &Item{
  		value:    "orange",
  		priority: 1,
  	}
  	heap.Push(&pq, item)
  	pq.update(item, item.value, 5)
  
  	// Take the items out; they arrive in decreasing priority order.
  	for pq.Len() > 0 {
  		item := heap.Pop(&pq).(*Item)
  		fmt.Printf("%.2d:%s ", item.priority, item.value)
  	}
  	// Output:
  	// 05:orange 04:pear 03:banana 02:apple
  }