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排序算法整理之堆排序

2013年08月28日 ⁄ 综合 ⁄ 共 1646字 ⁄ 字号 评论关闭

堆排序(Heapsort)是指利用堆这种数据结构所设计的一种排序算法。堆是一个近似完全二叉树的结构,并同时满足堆性质:即子结点的键值或索引总是小于(或者大于)它的父节点。

堆排序的过程是:

1.        建立一个堆

2.        把堆首(最大值)和堆尾互换

3.        把堆的尺寸缩小1,目的是把新的数组顶端数据调整到相应位置

4.        重复步骤2,直到堆的尺寸为1

 

要知道构建堆,就必须了解二叉树的模型。如图:

构建大根堆步骤,如图:

第一步:首先我们发现,这个堆中有2个父节点(2,,3);

第二步:比较2这个父节点的两个孩子(45),发现5大。

第三步:然后将较大的右孩子(5)跟父节点(2)进行交换,至此3的左孩子堆构建完毕,

如图:

第四步:比较第二个父节点(3)下面的左右孩子(51),发现左孩子5大。

第五步:然后父节点(3)与左孩子(5)进行交换,注意,交换后,堆可能会遭到破坏,

必须按照以上的步骤一,步骤二,步骤三进行重新构造堆。

最后构造的堆如下:

第二:输出大根堆。

至此,我们把大根堆构造出来了,那怎么输出呢?我们做大根堆的目的就是要找出最大值,

那么我们将堆顶(5)与堆尾(2)进行交换,然后将(5)剔除根堆,由于堆顶现在是(2),

所以破坏了根堆,必须重新构造,构造完之后又会出现最大值,再次交换和剔除,最后也就是俺们

实现代码:

public class HeapSort {
	/***
	 * 构建堆
	 * @param array 待排序的集合
	 * @param parent 父节点索引
	 * @param length 输出根堆时剔除最大值使用
	 */
	public static void heapAdjust(int[] array, int parent, int length) {
		// temp保存当前父节点
		int temp = array[parent];

		// 得到左孩子
		int child = 2 * parent + 1;
		while (child < length) {
			// 如果parent有右孩子,则要判断左孩子是否小于右孩子
			if (child + 1 < length && array[child] < array[child + 1])
				child++;

			// 父亲节点大于子节点,就不用做交换
			if (temp >= array[child])
				break;

			// 将较大子节点的值赋给父亲节点
			array[parent] = array[child];

			// 然后将子节点做为父亲节点,已防止是否破坏根堆时重新构造
			parent = child;

			// 找到该父亲节点较小的左孩子节点
			child = 2 * parent + 1;
		}
		// 最后将temp值赋给较大的子节点,以形成两值交换
		array[parent] = temp;
	}

	//堆排序
	public static void heapSort(int[] array) {
		// list.length/2-1:就是堆中父节点的个数
		for (int i = array.length / 2 - 1; i >= 0; i--) {
			heapAdjust(array, i, array.length);
		}

		// 最后输出堆元素
		for (int i = array.length - 1; i > 0; i--) {
			// 堆顶与当前堆的第i个元素进行值对调
			int temp = array[0];
			array[0] = array[i];
			array[i] = temp;

			// 因为两值交换,可能破坏根堆,所以必须重新构造
			heapAdjust(array, 0, i);
		}
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		System.out.println(5/2);
		int[] array = { 2, 5, 1, 8, 9, 3 };
		System.out.println("排序前:" + Arrays.toString(array));
		heapSort(array);
		System.out.println("排序后:" + Arrays.toString(array));

	}

}

 

运行结果:

排序前:[2, 5, 1, 8, 9, 3]

排序后:[1, 2, 3, 5, 8, 9]

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