自定义数据结构（元素+权重）

Question

我应该使用哪种数据结构来保持按给定权重排序的元素？我需要在每个元素生成特定权重的集合中添加元素，但该权重不包含（未计算）在元素本身内；它是由元素之外的其他人计算的。此外，权重不需要存储（但如果需要也可以），它只是一个插入参数，用于将元素放置在正确的位置。

我的具体用例是对音乐曲目进行排序。我有一个曲目列表和一个适用于每个曲目的规则列表。我遍历每个轨道，然后规则列表在给定当前轨道的情况下生成一个“分数”。给定生成的分数，我想将曲目添加到“集合”中，这样​​我就可以选择得分最高的第一首曲目。

我看不到在 Java 中使用哪种数据结构。我必须自己实施一个新的吗？我最好的猜测是一种堆数据结构，但我不知道具体是哪一种。

编辑： 重量在开始时只计算一次。我无法提供“比较器”，因为它将比较曲目，并且我无法在“compareTo 方法”上计算它们的分数。 该算法可能如下所示：

 public Track determineNext() {
     MyStructure<Track> trackScores;
        for (Track track : tracks) {
            int score = 0;

            for (Rule rule : rules) {
                score += rule.applyScoreOn(track);
            }

            trackScores.add(track, score);
        }
     return trackScores.first();
 }

希望你能明白。

Answer 1

在我看来，PriorityQueue 正是您所需要的：

优先级队列的元素按照它们的自然顺序排序，或者由队列构建时提供的 Comparator 排序，具体取决于使用的构造函数。

在这种情况下，自然排序将是按分数。很简单。

至于你的观点：

我无法提供“比较器”，因为它会比较曲目，而且我无法通过“compareTo 方法”计算它们的分数。

这里的关键是不要使用compareTo() 方法来计算分数。这是相反的方式。你在compareTo()的实现中使用分数。

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你有几种方法来实现它：

1. 制作Track implements Comparable<Track>，并实现compareTo(Track t)比较你得分的分数，所以更高的分数-->“更大”的对象。 PriorityQueue 将负责其余的工作。
2. 实现一个Comparator<Track>，它与compareTo() 对选项1 的作用基本相同。

如果您稍后在程序中使用不同的标准进行排序，选项 2 会更好，因为您不会承诺让 Tracks 仅按分数排序。

理想情况下，对于这两个选项，您都可以将分数存储在Track 中，因为分数只需要计算一次；但是，您必须确保在插入PriorityQueue 之前设置此分数。不过这应该不是问题。

或者，可以在比较方法中即时计算分数，如果您知道分数不会随时间变化；但是，如果必须进行大量比较，这可能会随着时间的推移而变得有些昂贵。如果你知道分数不会改变，我不会推荐这个。

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或者，如果Track 对象不知道他们的分数（这是有道理的），您可以使用Map 和Tracks 作为键和分数作为值来将Track 与分数相关联：

HashMap<Track, Integer> scoreMap = new HashMap<>();
for (Track track : tracks) { // Copied from question, slightly altered
    int score = 0;

    for (Rule rule : rules) {
        score += rule.applyScoreOn(track);
    }

    scoreMap.put(track, Integer.valueOf(score));

现在您可以使用比较器从该地图中提取分数

public class TrackComparator implements Comparator<Track> {
    private final Map<Track, Integer> scores;

    public TrackComparator(Map<Track, Integer> scores) {
        this.scores = scores;
    }

    @Override
    public int compare(Track t1, Track t2) {
        // Check to see if tracks are in map if you didn't pre-fill map
        // Get scores, compare, return
    }
}

不过有一些注意事项：

• Maps 通常要求您定义额外的方法（hashCode() 除了用于equals() 的HashMap，以及用于TreeMap 的某种形式的比较器）
• 地图的键不应该是可变的，尽管对于 Track 对象我看不出这是一个问题
• 你得到另一个集合来吃掉内存。但是，如果您的分数在 [-128, 127] 范围内，那应该不是什么大问题。也可以传递 VM 标志来扩展此范围。我不会太担心内存消耗，除非您有大量的曲目或几张不同的地图浮动。
• 仅在外部更改映射的值不会重新排序优先级队列。您必须删除（）和添加（）“分数”发生变化的对象才能移动到队列中的新位置。

我不太确定Map 解决方案是最好的 解决方案，但我认为远非最差，而且它本身应该相当不错。

一个有助于解决内存问题的可能更改是将Map 放在Comparator 中，如果需要，让比较器自己计算分数，如果轨道不存在，则将它们添加到地图中。这取决于您是否关心某些分数比其他分数晚“冻结”。这可能会对性能产生不利影响，但这是一个很大的猜测。