public class Solution {
public static void main(String[] args) {
int[] nums = new int[] { 7, 1, 3, 10, 5, 2, 8, 9, 6 };
buildHeap(nums);
String str = Arrays.toString(nums); // [1, 5, 2, 6, 7, 3, 8, 9, 10]
System.out.println("str:" + str);
}
public static void siftDown(int[] nums, int parentIndex, int length) {
int temp = nums[parentIndex]; // 备份【父节点】的值
int index = 2 * parentIndex + 1; //【左子节点】
while (index < length) {
//【右子节点】且【右子节点】的值小于【左子节点】的值则定位至【右子节点】
if (index + 1 < length && nums[index + 1] < nums[index]) {
index++;
}
if (temp <= nums[index]) { // 如果父节点小于任何一个孩子的值，直接跳出
break;
}
nums[parentIndex] = nums[index]; // 单向赋值即可（无需实际交换）
parentIndex = index;
index = 2 * index + 1;
}
nums[parentIndex] = temp;
}
public static void buildHeap(int[] nums) {
for (int i = (nums.length / 2) - 1; i >= 0; i--) { // 初始时定位至序号为倒数第 1 的非叶节点
siftDown(nums, i, nums.length);
}
}
}
public class HeapSort {
public static void main(String[] args) {
//要求将数组进行升序排序
int arr[] = {4, 6, 8, 5, 9};
heapSort(arr);
Date data2 = new Date();
System.out.println("排序后=" + Arrays.toString(arr));
}
//编写一个堆排序的方法
public static void heapSort(int arr[]) {
int temp = 0;
System.out.println("堆排序!!");
// //分步完成
// adjustHeap(arr, 1, arr.length);
// System.out.println("第一次" + Arrays.toString(arr)); // 4, 9, 8, 5, 6
//
// adjustHeap(arr, 0, arr.length);
// System.out.println("第2次" + Arrays.toString(arr)); // 9,6,8,5,4
//完成我们最终代码
//将无序序列构建成一个堆，根据升序降序需求选择大顶堆或小顶堆
for(int i = arr.length / 2 -1; i >=0; i--) {
adjustHeap(arr, i, arr.length);
}
/*
* 2).将堆顶元素与末尾元素交换，将最大元素"沉"到数组末端;
3).重新调整结构，使其满足堆定义，然后继续交换堆顶元素与当前末尾元素，反复执行调整+交换步骤，直到整个序列有序。
*/
for(int j = arr.length-1;j >0; j--) {
//交换
temp = arr[j];
arr[j] = arr[0];
arr[0] = temp;
adjustHeap(arr, 0, j);
}
//System.out.println("数组=" + Arrays.toString(arr));
}
//将一个数组(二叉树), 调整成一个大顶堆
/**
* 功能： 完成 将 以 i 对应的非叶子结点的树调整成大顶堆
* 举例 int arr[] = {4, 6, 8, 5, 9}; => i = 1 => adjustHeap => 得到 {4, 9, 8, 5, 6}
* 如果我们再次调用 adjustHeap 传入的是 i = 0 => 得到 {4, 9, 8, 5, 6} => {9,6,8,5, 4}
* @param arr 待调整的数组
* @param i 表示非叶子结点在数组中索引
* @param lenght 表示对多少个元素继续调整， length 是在逐渐的减少
*/
public static void adjustHeap(int arr[], int i, int lenght) {
int temp = arr[i];//先取出当前元素的值，保存在临时变量
//开始调整
//说明
//1. k = i * 2 + 1 k 是 i结点的左子结点
for(int k = i * 2 + 1; k < lenght; k = k * 2 + 1) {
if(k+1 < lenght && arr[k] < arr[k+1]) { //说明左子结点的值小于右子结点的值
k++; // k 指向右子结点
}
if(arr[k] > temp) { //如果子结点大于父结点
arr[i] = arr[k]; //把较大的值赋给当前结点
i = k; //!!! i 指向 k,继续循环比较
} else {
break;//!
}
}
//当for 循环结束后，我们已经将以i 为父结点的树的最大值，放在了 最顶(局部)
arr[i] = temp;//将temp值放到调整后的位置
}
}