堆排序实例(Java数组实现)

堆排序实例(Java数组实现)

堆排序：利用大根堆

数组全部入堆，再出堆从后向前插入回数组中，数组就从小到大有序了。

public class MaxHeap> {

private T[] data;

private int size;

private int capacity;

public MaxHeap(int capacity) {

this.data = (T[]) new Comparable[capacity + 1];

size = 0;

this.capacity = capacity;

}

public int size() {

return this.size;

}

public boolean isEmpty() {

return size == 0;

}

public int getCapacity() {

return this.capacity;

}

/**

* @return 查看最大根(只看不删, 与popMax对比)

*/

public T seekMax() {

return data[1];

}

public void swap(int i, int j) {

if (i != j) {

T temp = data[i];

data[i] = data[j];

data[j] = temp;

}

}

public void insert(T item) {

size++;

data[size] = item;

shiftUp(size);

}

/**

* @return 弹出最大根(弹出意味着删除, 与seekMax对比)

*/

public T popMax() {

swap(1, size--);

shiftDown(1);

return data[size + 1];

}

/**

* @param child 孩子节点下角标是child，父节点下角表是child/2

*/

public void shiftUp(int child) {

while (child > 1 && data[child].compareTo(data[child / 2]) > 0) {

swap(child, child / 2);

child = child / 2;

}

}

/**

* @param a data数组中某个元素的下角标

* @param b data数组中某个元素的下角标

* @return 哪个元素大就返回哪个的下角标

*/

private int max(int a, int b) {

if (data[a].compareTo(data[b]) < 0) {//如果data[b]大

return b;//返回b

} else {//如果data[a]大

return a;//返回a

}

}

/**

* @param a data数组中某个元素的下角标

* @param b data数组中某个元素的下角标

* @param c data数组中某个元素的下角标

* @return 哪个元素大就返回哪个的下角标

*/

private int max(int a, int b, int c) {

int biggest = max(a, b);

biggest = max(biggest, c);

return biggest;

}

/**

* @param father 父节点下角标是father,左右两个孩子节点的下角表分别是：father*2 和 father*2+1

*/

public void shiftDown(int father) {

while (true) {

int lchild = father * 2;//左孩子

int rchild = father * 2 + 1;//右孩子

int newFather = father;//newFather即将更新，父、左、右三个结点谁大，newFather就是谁的下角标

if (lchild > size) {//如果该father结点既没有左孩子，也没有右孩子

return;

} else if (rchild > size) {//如果该father结点只有左孩子，没有右孩子

newFather = max(father, lchild);

} else {//如果该father结点既有左孩子，又有右孩子

newFather = max(father, lchild, rchild);

}

if (newFather == father) {//说明father比两个子结点都要大，表名已经是大根堆，不用继续调整了

return;

} else {//否则，还需要继续调整堆，直到满足大根堆条件为止

swap(father, newFather);//值进行交换

father = newFather;//更新father的值，相当于继续调整shiftDown(newFather)

}

}

}

public static > void sort(T[] arr) {

int len = arr.length;

//入堆

MaxHeap maxHeap = new MaxHeap(len);

for (int i = 0; i < len; i++) {

maxHeap.insert(arr[i]);

}

//出堆

for (int i = len - 1; i >= 0; i--) {

arr[i] = maxHeap.popMax();

}

}

public static void printArr(Object[] arr) {

for (Object o : arr) {

System.out.print(o);

System.out.print("\t");

}

System.out.println();

}

public static void main(String args[]) {

Integer[] arr = {3, 5, 1, 7, 2, 9, 8, 0, 4, 6};

printArr(arr);//3 5 1 7 2 9 8 0 4 6

sort(arr);

printArr(arr);//0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

}

}

堆排序：对数组进行构造堆(最大堆)

public class MaxHeap> {

private T[] data;

private int size;

private int capacity;

public MaxHeap(int capacity) {

this.capacity = capacity;

this.saXBBgize = 0;

this.data = (T[]) new Comparable[capacity + 1];

}

public MaxHeap(T[] arr) {//heapify,数组建堆

capacity = arr.length;

data = (T[]) new Comparable[capacity + 1];

System.arraycopy(arr, 0, data, 1, arr.length);

size = arr.length;

for (int i = size / 2; i >= 1; i--) {

shiftDown(i);

}

}

public int size() {

return this.size;

}

public int getCapacity() {

return this.capacity;

}

public boolean isEmpty() {

return size == 0;

}

public T seekMax() {

return data[1];

}

public void swap(int i, int j) {

if (i != j) {

T temp = data[i];

data[i] = data[j];

data[j] = temp;

}

}

public void insert(T item) {

size++;

data[size] = item;

shiftUp(size);

}

public T popMax() {

swap(1, size--);

shiftDown(1);

return data[size + 1];

}

public void shiftUp(int child) {

while (child > 1 && data[child].compareTo(data[child / 2]) > 0) {

swap(child, child / 2);

child /= 2;

}

}

/**

* @param a data数组中某个元素的下角标

* @param b data数组中某个元素的下角标

* @return 哪个元素大就返回哪个的下角标

*/

private int max(int a, int b) {

if (data[a].compareTo(data[b]) < 0) {//如果data[b]大

return b;//返回b

} elseaXBBg {//如果data[a]大

return a;//返回a

}

}

/**

* @param a data数组中某个元素的下角标

* @param b data数组中某个元素的下角标

* @param c data数组中某个元素的下角标

* @return 哪个元素大就返回哪个的下角标

*/

private int max(int a, int b, int c) {

int biggest = max(a, b);

biggest = max(biggest, c);

return biggest;

}

public void shiftDown(int father) {

while (true) {

int lchild = father * 2;

int rchild = father * 2 + 1;

int newFather = father;//这里赋不赋值无所谓，如果把下面这个return改成break,那就必须赋值了

if (lchild > size) {//如果没有左、右孩子

return;

} else if (rchild > size) {//如果没有右孩子

newFather = max(father, lchild);

} else {//如果有左、右孩子

newFather = max(father, lchild, rchild);

}

if (newFather == father) {//如果原父结点就是三者最大，则不用继续整理堆了

return;

} else {//父节点不是最大，则把大的孩子交换上来，然后继续往下堆调整，直到满足大根堆为止

swap(newFather, father);

father = newFather;//相当于继续shiftDown(newFather)。假如newFather原来是father的左孩子，那就相当于shiftDown(2*father)

}

}

}

public static > void sort(T[] arr) {

int len = arr.length;

MaxHeap maxHeap = new MaxHeap<>(arr);

for (int i = len - 1; i >= 0; i--) {

arr[i] = maxHeap.popMax();

}

}

public static void printArr(Object[] arr) {

for (Object o : arr) {

System.out.print(o);

System.out.print("\t");

}

System.out.println();

}

public static void main(String args[]) {

Integer[] arr = {3, 5, 1, 7, 2, 9, 8, 0, 4, 6};

printArr(arr);//3 5 1 7 2 9 8 0 4 6

sort(arr);

printArr(arr);//0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

}

}

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