堆排Java代碼實現

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堆排複習：

結論：堆排演算法時間複雜度為O(nlgn),額外空間複雜度為O(1);

在開始堆排序過程之前先要熟悉兩個結構

1，完全二叉樹：若設二叉樹的深度為h，除第 h 層外，其它各層 (1～h-1) 的結點數都達到最大個數，第 h 層所有的結點都連續集中在最左邊，這就是完全二叉樹。（摘自百度百科）

大白話：說白了就是建立二叉樹的過程中，二叉樹每一層都是滿節點的，最後一層的節點不許中間有空缺；

2，大根堆：大根堆要求根節點的關鍵字既大於或等於左子樹的關鍵字值，又大於或等於右子樹的關鍵字值。（摘自百度百科）

大白話：就是在此堆中，任意子樹的根節點都是此子樹的最大值；

堆排序核心思想：先將無序數組建立大根堆，然後將根節點和二叉樹中最後一個節點互換，二叉樹Size--，然後重建立立大根堆，然後將根節點和二叉樹的最後一個節點互換，然後Size--,如此，一直到二叉樹的size=0,此時數組自然已經排好序；

堆排序Java實現如下：

  1 package com.cmbc.test1;  2   3 import java.util.Arrays;  4   5 public class HeapSortion {  6       7       8     public static void heapSort(int[] arr){  9         if(arr==null||arr.length<2){ 10             return; 11         } 12         //建立大根堆 13         for(int i = 0;i<arr.length;i++){ 14             heapInsert(arr,i); 15         } 16         //建立完大根堆之後，二叉樹的size和數組長度是一致的； 17         int size = arr.length; 18         swap(arr,0,--size); 19         while(size>0){ 20             heapify(arr,0,size); 21             swap(arr,0,--size); 22         } 23     } 24      25     public static void heapInsert(int[] arr,int index){ 26         while(arr[index]>arr[(index-1)/2]){ 27             swap(arr,index,(index-1)/2); 28             index = (index-1)/2; 29         } 30     } 31      32     public static void swap(int[] arr, int i, int j) { 33         int tmp = arr[i]; 34         arr[i] = arr[j]; 35         arr[j] = tmp; 36     } 37      38      39     public static void printArray(int[] arr) { 40         if (arr == null) { 41             return; 42         } 43         for (int i = 0; i < arr.length; i++) { 44             System.out.print(arr[i] + " "); 45         } 46         System.out.println(); 47     } 48      49     public static void  heapify(int[] arr,int index,int size){ 50         int left = 2*index+1; 51         while(left<size){ 52             int largest = left+1<size&&arr[left+1]>arr[left]?left+1:left; 53             largest = arr[largest]>arr[index]?largest:index; 54             if(largest==index){ 55                 break; 56             } 57             swap(arr,largest,index); 58             index = largest; 59             left = largest*2+1; 60         } 61     } 62      63     public static boolean isEqual(int[] arr1, int[] arr2) { 64         if ((arr1 == null && arr2 != null) || (arr1 != null && arr2 == null)) { 65             return false; 66         } 67         if (arr1 == null && arr2 == null) { 68             return true; 69         } 70         if (arr1.length != arr2.length) { 71             return false; 72         } 73         for (int i = 0; i < arr1.length; i++) { 74             if (arr1[i] != arr2[i]) { 75                 return false; 76             } 77         } 78         return true; 79     } 80      81     public static int[] generateRandomArray(int maxSize, int maxValue) { 82         int[] arr = new int[(int) ((maxSize + 1) * Math.random())]; 83         for (int i = 0; i < arr.length; i++) { 84             arr[i] = (int) ((maxValue + 1) * Math.random()) - (int) (maxValue * Math.random()); 85         } 86         return arr; 87     } 88      89     public static int[] copyArray(int[] arr) { 90         if (arr == null) { 91             return null; 92         } 93         int[] res = new int[arr.length]; 94         for (int i = 0; i < arr.length; i++) { 95             res[i] = arr[i]; 96         } 97         return res; 98     } 99     100     public static void main(String[] args) {101         int testTime = 500000;102         int maxSize = 100;103         int maxValue = 100;104         boolean succeed = true;105         for (int i = 0; i < testTime; i++) {106             int[] arr1 = generateRandomArray(maxSize, maxValue);107             int[] arr2 = copyArray(arr1);108             heapSort(arr1);109             Arrays.sort(arr2);110             if (!isEqual(arr1, arr2)) {111                 succeed = false;112                 break;113             }114         }115         System.out.println(succeed ? "正確!" : "請仔細檢查");116 117         int[] arr = generateRandomArray(maxSize, maxValue);118         printArray(arr);119         heapSort(arr);120         printArray(arr);121     }122 123 }

 

堆排Java代碼實現