堆排序算法,详细内容参考这里和这里,堆排序除了排序外,还可以用来从一堆数种选取top K(最大/小)个的对象/数字
以下是一个最小堆的实现代码,当然,也可以做最大堆用,T实现Comparable接口的时候,compareTo返回值颠倒下就行了。
package com.kingdee.gmis;
/**
*
* @author hua_fan
*
*/
public class HeapSort<T extends Comparable<? super T>> {
private int size;
private Object[] data = new Object[256];
public HeapSort(T[] data) {
super();
this.initHeap(data);
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public void initHeap(T[] data) {
assert data.length >= 1;
ensureCapacity();
this.size = data.length;
System.arraycopy(data, 0, this.data, 0, this.size);
int startPos = this.getParentIndex(this.size - 1);
for (int i = startPos; i >= 0; i--) {
this.shiftdown(i);
}
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public T getHeapTop() {
return (T) this.data[0];
}
/**
* 加元素到堆中,但是保持堆 的大小
*
* @param value
*/
public void addToHeapKeepFixedSize(T value) {
if (value.compareTo(this.getHeapTop()) > 0) {
this.data[0] = value;
this.shiftdown(0);
}
}
/**
* 加元素到堆中,同时扩展堆的大小
*
* @param value
*/
public void addToHeap(T value) {
this.ensureCapacity();
this.data[this.size++] = value;
// this.shiftdown(this.getParentIndex(this.size));
this.shiftup(this.size - 1);
}
private void shiftup(int pos) {
int parentIdx = this.getParentIndex(pos);
while (pos != 0
&& this.getValue(pos).compareTo(this.getValue(parentIdx)) < 0) {
this.swap(pos, parentIdx);
pos = parentIdx;
parentIdx = this.getParentIndex(pos);
}
}
private void ensureCapacity() {
if (this.data.length <= this.size) {
Object[] oldData = this.data;
this.data = new Object[(int) (data.length * 1.5)];
System.arraycopy(oldData, 0, this.data, 0, oldData.length);
}
}
public T removeTop() {
T rst = this.getHeapTop();
this.data[0] = this.data[--this.size];
this.shiftdown(0);
return rst;
}
public boolean hasNext() {
return this.size > 0;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public T[] getData() {
return (T[]) this.data;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public T getValue(int index) {
return (T) this.data[index];
}
private int getParentIndex(int pos) {
return (pos - 1) / 2;
}
private int getLeftChildIdx(int pos) {
return pos * 2 + 1;
}
private int getRightChildIdx(int pos) {
return pos * 2 + 2;
}
private void swap(int idx1, int idx2) {
T tmp = this.getValue(idx1);
this.data[idx1] = this.getValue(idx2);
this.data[idx2] = tmp;
}
/**
* 节点值向下级交换,构造堆
*
* @param pos
*/
private void shiftdown(int pos) {
int leftChildIdx = this.getLeftChildIdx(pos);
// 没有子节点了
if (leftChildIdx >= this.size) {
return;
}
int rightChildIdx = getRightChildIdx(pos);
int toBeSwapIdx = leftChildIdx;
if (rightChildIdx < this.size
&& this.getValue(leftChildIdx).compareTo(
this.getValue(rightChildIdx)) > 0) {
toBeSwapIdx = rightChildIdx;
}
// swap
if (this.getValue(pos).compareTo(this.getValue(toBeSwapIdx)) > 0) {
this.swap(pos, toBeSwapIdx);
this.shiftdown(toBeSwapIdx);
}
}
/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
Integer[] data = { 7, 12, 13, 24, 8, 6, 4, 27, 14, 8, 12, 56, 22 };
HeapSort<Integer> heap = new HeapSort<Integer>(data);
while (heap.hasNext()) {
System.out.print(heap.removeTop());
System.out.print(" ");
}
System.out.println(" ");
heap.initHeap(data);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
heap.addToHeap(i);
}
while (heap.hasNext()) {
System.out.print(heap.removeTop());
System.out.print(" ");
}
System.out.println(" ");
heap.initHeap(data);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
heap.addToHeapKeepFixedSize(i);
}
while (heap.hasNext()) {
System.out.print(heap.removeTop());
System.out.print(" ");
}
}
}
测试输出:
4 6 7 8 8 12 12 13 14 22 24 27 56
0 1 2 3 4 4 5 6 6 7 7 8 8 8 9 12 12 13 14 22 24 27 56
7 8 8 8 9 12 12 13 14 22 24 27 56
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