Java算法之堆排序代碼示例
堆是一種特殊的完全二叉樹,其特點(diǎn)是所有父節(jié)點(diǎn)都比子節(jié)點(diǎn)要小,或者所有父節(jié)點(diǎn)都比字節(jié)點(diǎn)要大。前一種稱為最小堆,后一種稱為最大堆。
比如下面這兩個(gè):
那么這個(gè)特性有什么作用?既然題目是堆排序,那么肯定能用來排序。想要用堆排序首先要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)堆,如果對(duì)4 3 6 2 7 1 5這七個(gè)數(shù)字做從小到大排序,需要用這七個(gè)數(shù)創(chuàng)建一個(gè)最大堆,來看代碼:
public class HeapSort { private int[] numbers; private int length; public HeapSort(int[] numbers) { this.numbers = numbers; this.length = numbers.length; } /** * 調(diào)整二叉樹 * 如果父節(jié)點(diǎn)編號(hào)為x, 那么左子節(jié)點(diǎn)的編號(hào)是2x, 右子節(jié)點(diǎn)的編號(hào)是2x+1 * 節(jié)點(diǎn)編號(hào)從1開始, 對(duì)應(yīng)數(shù)組中的索引是編號(hào)-1 * @param nodeId 節(jié)點(diǎn)編號(hào), 從1開始 */ public void adjust(int nodeId) { int swapId; int flag = 0; //是否需要繼續(xù)向下調(diào)整 while(nodeId * 2 <= this.length && flag == 0) { //首先判斷它和左子節(jié)點(diǎn)的關(guān)系, 并用swapId記錄值較小的節(jié)點(diǎn)編號(hào)(最大堆是記錄較大的) int index = nodeId - 1; //節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)數(shù)組中數(shù)字的索引 int leftChild = nodeId * 2 - 1; //左子節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)數(shù)組中數(shù)字的索引 int rightChild = nodeId * 2; //右子節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)數(shù)組中數(shù)字的索引 if(numbers[index] < numbers[leftChild]) { swapId = nodeId * 2; } else { swapId = nodeId; } //如果有右子節(jié)點(diǎn), 再與右子節(jié)點(diǎn)比較 if(nodeId * 2 + 1 <= this.length) { if(numbers[swapId - 1] < numbers[rightChild]) swapId = nodeId * 2 + 1; } //如果最小的節(jié)點(diǎn)編號(hào)不是自己, 說明子節(jié)點(diǎn)中有比父節(jié)點(diǎn)更小的 if(swapId != nodeId) { swap(swapId, nodeId); nodeId = swapId; } else { flag = 1; } } } /** * 交換兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的值 * @param nodeId1 * @param nodeId2 */ public void swap(int nodeId1, int nodeId2) { int t = numbers[nodeId1 - 1]; numbers[nodeId1 - 1] = numbers[nodeId2 - 1]; numbers[nodeId2 - 1] = t; } /** * 創(chuàng)建最大堆 */ public void createMaxHeap() { //從最后一個(gè)非葉節(jié)點(diǎn)到第一個(gè)節(jié)點(diǎn)依次向上調(diào)整 for(int i = this.length / 2; i >= 1; i--) { adjust(i); } } public static void main(String[] args) { int[] numbers = new int[] { 4, 3, 6, 2, 7, 1, 5 }; for(int x = 0; x < numbers.length; x++) { System.out.print(numbers[x] + " "); } System.out.println(); HeapSort heap = new HeapSort(numbers); heap.createMaxHeap(); } }
對(duì)本例中的數(shù)列,從this.length / 2到1,共執(zhí)行了三輪循環(huán)。
第一輪:
第二輪:
第三輪:
調(diào)整完成后,當(dāng)前的二叉樹已經(jīng)符合最大堆的特性,可以用來從小到大排序。堆排序的原理是,交換堆頂和最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)字,即把最大的數(shù)字放到數(shù)組最后,然后對(duì)除了最大數(shù)的前n-1個(gè)數(shù)從新執(zhí)行調(diào)整過程,使其符合最大堆特性。重復(fù)以上過程直到堆中只剩下一個(gè)數(shù)字。
public void sort() { while(this.length > 1) { swap(1, this.length); this.length--; adjust(1); } for(int x = 0; x < numbers.length; x++) { System.out.print(numbers[x] + " "); } }
堆排序的時(shí)間復(fù)雜度和快速排序的平均時(shí)間復(fù)雜度一樣,是O(nlogn)。
總結(jié)
以上就是本文關(guān)于Java算法之堆排序代碼示例的全部內(nèi)容,希望對(duì)大家有所幫助。感興趣的朋友可以繼續(xù)參閱本站:java實(shí)現(xiàn)的各種排序算法代碼示例、Java遺傳算法之沖出迷宮等,有什么問題可以隨時(shí)留言,小編會(huì)及時(shí)回復(fù)大家的。感謝朋友們對(duì)本站的支持!
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