java堆排序实现

Posted 2020-10-03 不忘初心

代码如下：

public class HeapSort {
    public static void heapSort(DataWrap[] data)
    {
        System.out.println("开始排序");
        int length = data.length;
        //循环建堆
        for(int i = 0;i < length-1; i++)
        {
            //建堆
            buiilMaxdHeap(data , length-1-i);
            //交换堆订和最后一个元素
            swap(data , 0, length-1-i);
            System.out.println(java.util.Arrays.toString(data));
        }
    }
    //交换data数组中i和j两处索引的元素
    private static void swap(DataWrap[] data, int i, int j) {
        DataWrap tmp = data[i];
        data[i] = data[j];
        data[j] = tmp;
        
    }
    //对data数组从0到lastindex建最大堆
    private static void buiilMaxdHeap(DataWrap[] data, int lastindex) {
        //从lastindex处节点（最后一个节点）的父节点开始
        for(int i = (lastindex -1)/2;i >= 0;i--)
        {
            //k保存当前正在判断的节点
            int k = i;
            //如果当前k节点的子节点存在
            while(k * 2+1 <= lastindex)
            {
                //k节点的左子节点的索引
                int biggerIndex = 2*k+1;
                //如果biggerIndex小于lastindex，即biggerindex＋1
                if(biggerIndex < lastindex)
                {
                    //如果右子节点的值较大
                    if(data[biggerIndex].compareTo(data[biggerIndex+1]) < 0)
                    {
                        //biggerIndex总是记录较大子节点的索引
                        biggerIndex++;
                    }
                }
                //如果k节点的值小于较大字节点的值
                if(data[k].compareTo(data[biggerIndex]) < 0)
                {
                    //交换它们
                    swap(data, k, biggerIndex);
                    //将biggerIndex赋给k，开始while循环的下一次的循环
                    k = biggerIndex;
                }
                else
                {
                    break;
                }
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        DataWrap [] data = {
                new DataWrap(21, ""),
                new DataWrap(30, ""),
                new DataWrap(49, ""),
                new DataWrap(30, ""),
                new DataWrap(21, ""),
                new DataWrap(16, ""),
                new DataWrap(9, "")
        };
        System.out.println("排序之前：\n" + java.util.Arrays.toString(data));
        heapSort(data);
        System.out.println("排序之后：\n" + java.util.Arrays.toString(data));
    }
}

说明：

       上面堆排序的关键在于buildMaxHeap()方法。该方法用于对data数组从0到lastindex索引范围内的元素建大顶堆，这样就选择出数组索引从0到lastindex范围内的最大元素。采用循环不断重复上面过程即可完成堆排序。

       对于堆排序算法而言，假设有n项数据，需要进行n-1次建堆，每次建堆本身耗时为log2n，则其时间效率为O(nlog2n)。堆排序的空间效率很高，它只需要一个附加的程序单元用于交换，其空间效率为O(1)。