자바 PriorityQueue와 Heap 개념 완벽 이해: 우선순위 큐의 원리부터 코딩 실전까지

핵심 기술

이 콘텐츠는 데이터 구조의 핵심인 우선순위 큐(Priority Queue)의 개념과 동작 원리를 자바(Java)를 중심으로 설명하며, 특히 Heap 자료구조와의 관계 및 구현 방법을 상세히 다룹니다.

기술적 세부사항

• 우선순위 큐(Priority Queue) 정의: 각 요소에 우선순위가 있으며, 가장 높은 우선순위의 요소가 먼저 제거되는 자료구조.
• 시간 복잡도: 삽입 O(log N), 삭제 O(log N), 최소/최대값 접근(peek) O(1).
• Java 구현: java.util.PriorityQueue 클래스 사용 (기본적으로 Min Heap 기반).
  • 선언: PriorityQueue<>() (Min Heap), PriorityQueue<>(Collections.reverseOrder()) (Max Heap).
  • 주요 연산: peek(), poll(), add()/offer().
• Heap: 완전 이진 트리 구조의 특별한 트리.
  • Heap Order Property: Min Heap (부모 <= 자식), Max Heap (부모 >= 자식).
  • 배열 표현: 부모, 왼쪽 자식, 오른쪽 자식 인덱스 계산 공식 제공.
  • Heapify: 삽입/삭제 시 Heap 속성을 유지하기 위한 재정렬 과정.
• Heap Sort: Heap을 이용한 정렬 알고리즘 (시간 복잡도 O(N log N), 공간 복잡도 O(1)).
• 예제 문제: Min Heap을 사용하여 배열에서 K번째로 큰 원소 찾기 (Java 코드 제공 및 단계별 설명).

개발 임팩트

• 알고리즘 문제 해결 능력 향상: 우선순위 큐와 Heap을 활용한 다양한 문제에 효율적으로 접근할 수 있습니다.
• 자바 컬렉션 프레임워크 이해 증진: PriorityQueue의 내부 동작 원리를 깊이 이해하고 적재적소에 활용할 수 있습니다.
• 효율적인 코드 작성: 데이터 처리 및 정렬 작업에서 성능을 최적화하는 방법을 배울 수 있습니다.

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