java排序算法(三)堆排序

堆积排序(HeapSort)是指利用堆积树这种结构所设计的排序算法,可以利用数组的特点快速定位指定索引的元素。堆排序是不稳定的排序方法。辅助空间为O(1).最坏时间复杂度为O(nlog2n)

堆排序的堆序的平均性能较接近于最坏性能

堆排序利用大根堆(或者小根堆)堆顶记录的关键字最大(或者最小)这一特征。使得在当前无序区中选中最大(或者最小)关键字的记录变的简单

(1)最大堆的排序思想

·  1、先将初始文件R[1..n]建成一个大根堆,此堆为初始的无序区

   2、再将关键字最大的记录R[1]即堆顶和无序区的最后一个记录R[n]交换。由此得到新的无序区R[1..n-1]和有序区R[n].且满足R[1..n-1].keys <=R[n].key

  3、由于交换后新的根R[1]可能违反堆性质,故应将当前无序区R[1..n-1]调整为堆,然后再次将R[1..n-1]和该区的最后一个记录R[n+1]交换。由此得到新的无序区R[1,n-2]和有序区

   R[1,n-2].keys<=R[n,n-1].keys,同样将R[1..n-2]调整为堆

  直接无序区只有一个元素为止

(2)大根堆排序的基本操作

  1、初始化操作;将R[1.n]构造为初始堆

  2、每一趟排序的基本操作,将当前无序区的堆顶记录R[1]和该区间的最后一个记录交换。然后将新的无序区调整为堆

  注意:

  1、只需做n-1趟排序,选出较大的n-1个关键字即可以使得文件递增有序

  2、小根堆排序和大根堆排序类似。只不过排序结果是递减有序的。堆排序和直接选择排序相反。在任何时刻堆排序中无序区总是在有序区之前。且有序区是在原向量的尾部右后往前逐步扩大到整个向量为止。

代码实现

package com.spring.test;

import java.util.zip.DataFormatException;

/**
* 堆排序
*/
public class HeapSortTest {
public static void main(String[] args) {
int[] data5 = new int[] { 5, 3, 6, 2, 1, 9, 4, 8, 7 };
print(data5);
heapSort(data5);
System.out.println("排序后的数组");
print(data5); } public static void heapSort(int[] data){
for(int i=0;i<data.length;i++){
createMaxdHeap(data,data.length-1-i);
swap(data,0,data.length-1-i);
print(data);
}
} /**
* 交换数据
*/
public static void swap(int[] data,int i,int j){
if(i==j){
return;
}
data[i] = data[i]+data[j];
data[j] = data[i]-data[j];
data[i] = data[i]-data[j];
} /**
* 打印输出
*/
public static void print(int[] data){
for(int i=0;i<data.length;i++){
System.out.print(data[i]+"\t");
}
System.out.println();
} /**
* 大根堆进行判断
*/
public static void createMaxdHeap(int[] data,int lastIndex){
for(int i =(lastIndex-1)/2;i >=0;i--){
//保存当前正在判断的节点
int k = i;
//若当前节点的子节点存在
while(2*k+1 <= lastIndex){
//biggerIndex总是记录较大节点的值,先赋值当前判断节点的左子节点
int biggerIndex = 2*k +1;
if(biggerIndex < lastIndex){
//若右子节点存在,否则此时biggerIndex应该等于lastIndex
if(data[biggerIndex] < data[biggerIndex + 1]){
//若右子节点值比左子节点值大,则biggerIndex记录的是右子节点的值
biggerIndex++;
}
}
if(data[k] < data[biggerIndex]){
/**
* 若当前节点的值比子节点的最大值小,则交换两者的值,,交换后将biggerIndex赋值给K
*
*/
swap(data,k,biggerIndex);
k = biggerIndex;
}else{
break;
}
}
}
} }

排序结果

 

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