意外行为 java 优先级队列。对象添加一次但轮询两次。怎么可能？

Question

import java.util.*;

public class Main {
    public static void main (String[] args) {
        Solution solution = new Solution();
        int[] res = solution.assignTasks(new int[]{3,3,2}, new int[]{1,2,3,2,1,2});
    }
}
class Solution {
    public int[] assignTasks(int[] servers, int[] tasks) {
        PriorityQueue<Pair> free = new PriorityQueue(); // (wt, id, time)
        PriorityQueue<Pair> busy = new PriorityQueue(); // (time, wt, id)
        
        for (int i = 0; i < servers.length; i++) {
            free.add(new Pair(servers[i], i, 0));
            System.out.println("Free Added " + i + " " + servers[i] + " " + i + " " + 0 + " " + free.size());
        }
        
        int[] ans = new int[tasks.length];
        for (int i = 0; i < tasks.length; i++) {
            Pair b = busy.peek();
            while (b != null && b.a <= i) {
                busy.poll();
                System.out.println("Busy Polled " + i + " " + b.a + " " + b.b + " " + b.c + " " + busy.size());
                free.add(new Pair(b.b, b.c, b.a));
                System.out.println("Free Added " + i + " " + b.b + " " + b.c + " " + b.a + " " + free.size());
                b = busy.peek();
            }
            Pair p = free.poll();
            
            int wt = p.a;
            int id = p.b;
            
            // int time = p.c;
            System.out.println("Free Polled " + i + " " + p.a + " " + p.b + " " + p.c + " " + free.size());
            
            ans[i] = id;
            busy.add(new Pair(i + tasks[i], wt, id));
            System.out.println("Added to Busy " + i + " " + (i + tasks[i]) + " " + p.a + " " + p.b + " " + busy.size());
        }
        
        return ans;
    }
}
class Pair implements Comparable<Pair> {
    int a, b, c;
    Pair(int x, int y, int z) {
        a = x;
        b = y;
        c = z;
    }
    public int compareTo(Pair p) {
         if (this.a == p.a) {
             if (this.b == p.b) return this.c - p.c;
             return this.b = p.b;
         }
         return this.a - p.a;
     }
    
}

我在优先级队列中使用 Pair class 插入了三胞胎，并且 一对从队列中被轮询两次并且只被插入一次。怎么可能？ 我还附上了我添加到调试中的打印语句的控制台输出。突出显示异常行为。

代码的输出：（注意输出中的行为。突出显示它 (3,0,0) 轮询两次？）

Free Added 0 3 0 0 1       (Added to the queue)
Free Added 1 3 1 0 2
Free Added 2 2 2 0 3
Free Polled 0 2 2 0 2
Added to Busy 0 1 2 2 1
Busy Polled 1 1 2 2 0
Free Added 1 2 2 1 3
Free Polled 1 2 2 1 2
Added to Busy 1 3 2 2 1
Free Polled 2 3 0 0 1     (Polled 1st time)
Added to Busy 2 5 3 0 2
Busy Polled 3 3 2 2 1
Free Added 3 2 2 3 2
Free Polled 3 2 2 3 1
Added to Busy 3 5 2 2 2
Free Polled 4 3 0 0 0     (Polled 2nd time)
Added to Busy 4 5 3 0 3
Busy Polled 5 5 3 0 2
Free Added 5 3 0 5 1
Busy Polled 5 5 3 0 1
Free Added 5 3 0 5 2
Busy Polled 5 5 3 2 0
Free Added 5 3 2 5 3
Free Polled 5 3 0 5 2
Added to Busy 5 7 3 0 1

问题来自最近的 Leetcode 竞赛，现在已经结束了。 Link 到 discussion section of the question. Link to question Link 至 IDE run

Answer 1

不是很清楚，但我认为你的问题是由于 compareTo.

的不正确实现引起的

public int compareTo(Pair p) {
     if (this.a == p.a) {
         if (this.b == p.b) return this.c - p.c;
         return this.b = p.b;
     }
     return this.a - p.a;
 }

问题 #1

return this.b = p.b;

这个 returns p.b 作为副作用，它将 p.b 分配给 this.b。这是完全错误的。

你的意思可能是return this.b - p.b;

请注意，由于您的 compareTo 方法正在更改 Pair 对象之一，因此结果将变得一团糟。这可能就是为什么某些 Pair 对象出现不止一次被返回的原因。（事实上，它们是不同的 Pair 对象......但是你已经改变它们以便它们在 c 字段中具有相同的值。）

问题 #2

表达式 this.c - p.c 在极端情况下给出了错误的答案。例如，this.c 非常大而 p.c 为负数，则减法可能溢出为负数，表示 this.c “小于” p.c ...事实并非如此。

有关详细信息，请参阅 Java Integer compareTo() - why use comparison vs. subtraction?。

以下是比较两个 int 值以给出与 compareTo 合同兼容的结果的几种正确方法：

手写：

if (this.c == p.c) {
    return 0;
} else if (this.c < p.c) {
    return -1;
} else {
    return +1;
}

使用条件表达式：

return (this.c == p.c) ? 0 : ((this.c < p.c) ? -1 : +1);

使用Integer.compare
```
return Integer.compare(this.c, p.c);
```

正确实施

如果我们假设 Pair 对象应该是不可变的，那么这是一个正确的¹ 实现：

class Pair implements Comparable<Pair> {
    final int a, b, c;

    Pair(int x, int y, int z) {
        a = x;
        b = y;
        c = z;
    }

    public int compareTo(Pair p) {
        if (this.a == p.a) {
            if (this.b == p.b) {
                return Integer.compare(this.c, p.c);
            } else {
                return Integer.compare(this.b, p.b);
            }
        } else {
            return Integer.compare(this.a, p.a);
        }
    }
}

问：为什么要将字段声明为 final？
答：为了防止意外更改字段，在 Pair class 本身以及其他 classes class 及其字段是可访问的。

问：为什么要用if ... else？
A：因为比较清楚。并且因为 JIT 编译器在任何一种情况下都应该生成等效（最佳）代码。

问：compare 呢？方法调用会不会效率低下？
答：可能不会。方法调用可能会被 JIT 编译器内联。

问：效率重要吗？
答：在你的例子中是无关紧要的。一般情况下是可能无关².

^{1 - class 名称 Pair 也不正确。应该是Triple。

2 - 只有在 1) 对代码进行基准测试，2) 对其进行概要分析，以及 3) 确定 compareTo 方法确实之后，您才应该尝试手动优化它热点.}

意外行为 java 优先级队列。对象添加一次但轮询两次。怎么可能？

Unexpected behaviour java priority queue. Object added once but polled out twice. How could it be possible?

java

debugging

data-structures

priority-queue

问题 #1

问题 #2

正确实施