排序——堆排序

堆结构：是一个完全二叉树

i的左右结点分别为2 * i + 1 和 2 * i + 2，

父结点：(i - 1)>>1

构建大根堆heapInsert：每次添加进来的结点 i 找到它的父结点(i-1)>>2，若大于父结点，则交换，继续寻找此时父结点的父结点  

调整大根堆heapIfy：将交换后的结点与其两个子结点进行比较（若小于他们）则与较大的子结点进行交换，然后继续向下寻找

 如果只是建立堆的过程， 时间复杂度为O(N)
 优先级队列结构， 就是堆结构

public void HeapSort(Integer[] arrays){
        if(arrays == null || arrays.length == 0) return;

        for(int i = 1; i < arrays.length; i++){
            //从0~i位置调整成大根堆
            heapInsert(arrays, i);
        }
        for(int j = arrays.length - 1; j > 0;){
            swap(arrays, 0, j);
            heapIfy(arrays, --j, 0);
        }
    }

    //将一个结点加到当前大根堆，并且调整位置的过程
    public void heapInsert(Integer[] arrays, int index){
        while(index > 0 && arrays[index] > arrays[(index - 1) >> 1]){
            swap(arrays, index, (index - 1) >> 1);
            index = (index - 1) >> 1;
        }
    }

    //数组中某位置index出的值变小了，调整成大根堆的过程
    public void heapIfy(Integer[] arrays, int len, int index){
        int left = index * 2 + 1;
        while(left < len){
            //右孩子不越界，且右孩子比左孩子大，则前边成立，否则后边成立
            int max = left + 1 < len && (arrays[left + 1] > arrays[left]) ? left + 1: left;
            
            //判断最大的孩子与父结点的值谁大谁小，若父结点的值大，则退出，否则交换，继续向下进行比较
            max = arrays[index] > arrays[max] ? index : max;
            if(max == index) break;
            swap(arrays, index, max);
            index = max;
            left = index * 2 + 1;
        }
    }

　　

重点是构造大顶堆（或小顶堆）

在构造过程中，要知道一个规律：起始点为1 -- len的数组中，

i的左右结点分别为2 * i + 1 和 2 * i + 2，

而换算在以0开始的数组中，

i处的左右结点分别为2 * i - 1和2 * i

堆排序中，是将大顶堆的最前边的是arrays[0]从后往前依次进行替换，将大顶堆的数值依次交换到后面去

而且在构造大顶堆的时候，是从len/2开始，它的左右子结点分别为 2 * i 和2 * i + 1，其实在数组中是2 * i - 1和2 * i

 

package sort;
import static sort.PrintRes.swap;
public class HeapSort {
    public void heapSort(Integer[] arrays){
        if(arrays.length == 0) return;
        //构造大顶堆
        int len = arrays.length;
        for(int i = len - 1; i > 0; i--){
            bigHeap(arrays, len--);
            if(arrays[0] > arrays[i]){
                swap(arrays, 0, i);
            }
        }
        //将大顶堆的数值与数组的最后一个数交换，继续构造大顶堆
    }

    public void bigHeap(Integer[] arrays, int len){
        for(int i = len/2; i >= 1; i--){
            int max;
            if(i * 2 >= len) max = i * 2 - 1;
            else{
                max = arrays[i * 2 - 1] > arrays[i * 2] ? i * 2 : i * 2 + 1;
            }
            if(arrays[i - 1] < arrays[max - 1]) swap(arrays, i - 1, max - 1);
        }
    }
}

　　

 应用：剑指offer——最小的K个数