堆排序 最大堆 最小堆 Java实现

Posted

tags:

篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了堆排序 最大堆 最小堆 Java实现相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

堆排序啊,其实是一种数据结构,二叉树,二叉树分为是满二叉树和完全二叉树。一棵深度为 k,且有 2k - 1 个节点称之为满二叉树,完全二叉树:深度为 k,有 n 个节点的二叉树,当且仅当其每一个节点都与深度为 k 的满二叉树中序号为 1 至 n 的节点对应时,称之为完全二叉树。
话收回来,堆呢,有最大堆,最小堆,最大堆是子节点没有比父节点小的,最小堆则相反。下面是堆排序,可以自己画一个草图自己画画,堆排序的过程。、

解决问题:
TopK问题是指从大量数据(源数据)中获取最大(或最小)的K个数据。

package com.lhcis.bond.business.constant;

public class HeapSortFinal {

    public static void main(String[] args) {
        int[] array = { 19, 38, 7, 36, 5, 5, 3, 2, 1, 0, 56 };

        System.out.println("排序前:");
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            System.out.print(array[i] + ",");
        }

        System.out.println();
        System.out.println("分割线---------------");

        heapSort(array);

        System.out.println("排序后:");
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            System.out.print(array[i] + ",");
        }
    }

    public static void heapSort(int[] array) {
        if (array == null || array.length == 1)
            return;

        buildMaxHeap(array); // 第一次排序,构建最大堆,只保证了堆顶元素是数组里最大的

        for (int i = array.length - 1; i >= 1; i--) {
            // 这个是什么意思呢?,经过上面的一些列操作,目前array[0]是当前数组里最大的元素,需要和末尾的元素交换
            // 然后,拿出最大的元素
            swap(array, 0, i);

            // 交换完后,下次遍历的时候,就应该跳过最后一个元素,也就是最大的那个值,然后开始重新构建最大堆
            // 堆的大小就减去1,然后从0的位置开始最大堆
//            maxHeap(array, i, 0);
            minHeap(array, i, 0);
        }
    }

    // 构建堆
    public static void buildMaxHeap(int[] array) {
        if (array == null || array.length == 1)
            return;

        // 堆的公式就是 int root = 2*i, int left = 2*i+1, int right = 2*i+2;
        int cursor = array.length / 2;
        for (int i = cursor; i >= 0; i--) { // 这样for循环下,就可以第一次排序完成
//            maxHeap(array, array.length, i);
            minHeap(array, array.length, i);
        }
    }

    // 最大堆
    public static void maxHeap(int[] array, int heapSieze, int index) {
        int left = index * 2 + 1; // 左子节点
        int right = index * 2 + 2; // 右子节点
        int maxValue = index; // 暂时定在Index的位置就是最大值

        // 如果左子节点的值,比当前最大的值大,就把最大值的位置换成左子节点的位置
        if (left < heapSieze && array[left] > array[maxValue]) {
            maxValue = left;
        }

        // 如果右子节点的值,比当前最大的值大,就把最大值的位置换成右子节点的位置
        if (right < heapSieze && array[right] > array[maxValue]) {
            maxValue = right;
        }

        // 如果不相等,说明啊,这个子节点的值有比自己大的,位置发生了交换了位置
        if (maxValue != index) {
            swap(array, index, maxValue); // 就要交换位置元素

            // 交换完位置后还需要判断子节点是否打破了最大堆的性质。最大堆性质:两个子节点都比父节点小。
            maxHeap(array, heapSieze, maxValue);
        }
    }

    // 最小堆
    public static void minHeap(int[] array, int heapSieze, int index) {
        int left = index * 2 + 1; // 左子节点
        int right = index * 2 + 2; // 右子节点
        int maxValue = index; // 暂时定在Index的位置就是最小值

        // 如果左子节点的值,比当前最小的值小,就把最小值的位置换成左子节点的位置
        if (left < heapSieze && array[left] < array[maxValue]) {
            maxValue = left;
        }

        //  如果右子节点的值,比当前最小的值小,就把最小值的位置换成左子节点的位置
        if (right < heapSieze && array[right] < array[maxValue]) {
            maxValue = right;
        }

        // 如果不相等,说明啊,这个子节点的值有比自己小的,位置发生了交换了位置
        if (maxValue != index) {
            swap(array, index, maxValue); // 就要交换位置元素

            // 交换完位置后还需要判断子节点是否打破了最小堆的性质。最小性质:两个子节点都比父节点大。
            minHeap(array, heapSieze, maxValue);
        }
    }

    // 数组元素交换
    public static void swap(int[] array, int index1, int index2) {
        int temp = array[index1];
        array[index1] = array[index2];
        array[index2] = temp;
    }

}

以上是关于堆排序 最大堆 最小堆 Java实现的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

python 实现堆和堆排序

数据结构:堆排序

java   堆排序 实现

179Java实现堆排序

179Java实现堆排序

SPL数据结构2-Heap,最大堆,最小堆