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“堆排序”是利用堆这种数据结构而设计的一种排序算法(注意这里和堆内存的区别,二者不同),它是一种选择排序,其平均时间复杂度是O(NlogN)。
这里介绍一下“堆”这种数据结构,它是一种完全二叉树,也就是说除叶子节点外,其余节点全部是满数据的。
如下所示,就不是完全二叉树,因为树枝节点不满:
如下所示,就是完全二叉树,因为树枝节点满的:
堆的数据结构分为两种:(1)大根堆:对于每个节点的数据,都大于或等于其"子节点"的数据。
其下标索引满足如下关系式:若根节点下标为n,则左子节点为2n+1,右子节点为2n+2;
按照编号映射到数组中为:
(2)小根堆:对于每个节点的数据,都小于或等于其"子节点"的数据。
其下标索引同样满足如下关系式:若根节点下标为n,则左子节点为2n+1,右子节点为2n+2;
按照编号映射到数组中为:
“堆排序”的思路:将数据序列构造成一个大根堆,此时序列中的最大值处于根节点,然后将其与叶节点上的末尾元素进行交换,此时末尾元素即为最大值。然后将剩余的元素重新按上述步骤反复执行,就构成了一个有序的序列。
例如:将【5,1,3,7,9】这个无序序列进行堆排序:
首先,我们根据上述大根堆的定义将其构造成一个大根堆:
然后将根节点元素9和叶节点的末尾元素5进行交换,组成如下:
再将剩余的元素【5,7,3,1】重新构成一个大根堆:
然后将根节点元素7和叶节点的末尾元素1进行交换,组成如下:
再将剩余的元素【1,5,3】重新构成一个大根堆:
然后将根节点元素5和叶节点的末尾元素3进行交换,组成如下:
再将剩余的元素【3,1】重新构成一个大根堆:
然后将根节点元素3和叶节点的末尾元素1进行交换,组成如下:
这样就构成了一个有序序列。
下面代码实现:
package com.Jevin.priorityQueue.demo2;import java.util.Arrays;public class HeapSort { public static void main(String []args){ int []arr = {11,7,18,3,5,4,10,9}; sort(arr); System.out.println(Arrays.toString(arr)); } public static void sort(int []arr){ //1.构建大根堆 for(int i=arr.length/2-1;i>=0;i--){ //从第一个非叶子结点从下至上,从右至左调整结构 adjustHeap(arr,i,arr.length); } //2.调整堆结构+交换堆顶元素与末尾元素 for(int j=arr.length-1;j>0;j--){ swap(arr,0,j);//将堆顶元素与末尾元素进行交换 adjustHeap(arr,0,j);//重新对堆进行调整 } } /** * 调整大顶堆(仅是调整过程,建立在大顶堆已构建的基础上) * @param arr * @param i * @param length */ public static void adjustHeap(int []arr,int i,int length){ int temp = arr[i];//先取出当前元素i for(int k=i*2+1;ktemp){//如果子节点大于父节点,将子节点值赋给父节点(不用进行交换) arr[i] = arr[k]; i = k; }else{ break; } } arr[i] = temp;//将temp值放到最终的位置 } /** * 交换元素 * @param arr * @param a * @param b */ public static void swap(int []arr,int a ,int b){ int temp=arr[a]; arr[a] = arr[b]; arr[b] = temp; }}
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