Java堆排序

时间:2022-05-28 之一Yo 人气:0

算法描述

堆排序算法的描述如下：

将待排序的数组调整为最大堆，此时未排序的长度 N 为数组的长度，调整的过程就是倒序将数组的前 N/2 个元素下沉的过程，每次下沉都会将较大的元素带到上面，最终将数组变为最大堆；
弹出最大堆的堆顶元素并将其移动到数组的最后面，将原本最后面的元素放到堆顶，然后将未排序的长度 N - 1，调整数组的前 N 个元素为最大堆；
重复步骤 2 直到未排序的长度为 0.

实现代码

package com.zhiyiyo.collection.sort;

import java.util.Arrays;

public class HeapSort extends BaseSort {
    @Override
    public void sort(Comparable[] array) {
        int N = array.length;

        // 创建最大堆
        for (int i = N / 2; i >= 0; i--) {
            sink(array, i, N);
        }

        // 就地排序
        while (N > 0) {
            // 将最大的元素移动到数组的尾部，同时将未排序的长度-1
            swap(array, 0, --N);
            // 调整最大堆
            sink(array, 0, N);
        }
    }

    /**
     * 下沉元素
     *
     * @param array 数组
     * @param k     下沉的元素索引
     */
    private void sink(Comparable[] array, int k, int N) {
        while (2 * k + 1 < N) {
            int j = 2 * k + 1;
            if (j < N - 1 && less(array[j], array[j + 1])) j++;
            if (!less(array[k], array[j])) break;
            swap(array, k, j);
            k = j;
        }
    }
}

抽象类 BaseSort 的代码为：

package com.zhiyiyo.collection.sort;

/**
 * 数组排序抽象类
 */
public abstract class BaseSort {
    public abstract void sort(Comparable[] array);

    /**
     * 交换数组元素
     *
     * @param array 数组
     * @param a     数组下标 a
     * @param b     数组下标 b
     */
    protected static void swap(Comparable[] array, int a, int b) {
        Comparable tmp = array[a];
        array[a] = array[b];
        array[b] = tmp;
    }

    protected static boolean less(Comparable a, Comparable b) {
        return a.compareTo(b) < 0;
    }

}

测试代码

package com.zhiyiyo.collection.sort;

import org.junit.Test;

import java.util.Arrays;


public class HeapSortTest {

    @Test
    public void sort() {
        Integer[] array = {5, 10, 9, 6, 8, 7, 2, 1, 4, 3};
        new HeapSort().sort(array);
        System.out.println(Arrays.toString(array));
    }
}

最终排序结果为 [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]，以上~

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