堆排序

package com.bsc.algorithm.sort.heap;

import com.bsc.algorithm.sort.inf.AbstractSort;
/**
 * 堆排序
 * @author bsc
 * 
 * 一个长度为n的数组，将它看成一个完全二叉树的顺序存储结构
 * 当n >= 2时，第i个元素代表非叶子结点，至少有一个孩子,i满足 0 <= i <= (n-2)/2
 * 第i个元素的左孩子是:2i + 1(一定存在),右孩子是:2i + 2(当i=(n-2)/2时可能不存在)
 */
public class HeapSort<T extends Comparable<T>> extends AbstractSort<T> {

    /**
     * 把父结点parent以下的子结点中的最大值移到父结点上(parent以下的所有非叶子子结点要大于自己的孩子)
     * 父结点原值找到子结点合适位置替换
     * @param data
     * @param parentIndex
     * @param length
     * @param cr
     */
    private void heapAdjust(T[] data, int parentIndex, int length, int cr) {
        T parent = data[parentIndex];
        int childIndex = 2 * parentIndex + 1; // 先获得左孩子

        while (childIndex < length) {
            // 如果有右孩子结点，并且右孩子结点的值大于左孩子结点，则选取右孩子结点
            /* data[childIndex] < data[childIndex + 1] */
            if (childIndex + 1 < length
                     && compare(data[childIndex + 1], data[childIndex]) == cr) {
                childIndex++;
            }
            // 如果父结点的值已经大于孩子结点的值，则直接结束
            /* parent >= data[childIndex] */
            if (compare(data[childIndex], parent) != cr){
                break;
            }
            // 如果孩子结点大于父结点,把孩子结点的值赋给父结点
            data[parentIndex] = data[childIndex];
            // 选取孩子结点的左孩子结点,继续向下筛选
            parentIndex = childIndex;
            childIndex = 2 * childIndex + 1;
        }
        data[parentIndex] = parent;
    }

    @Override
    protected void sort(T[] data, int cr) {
        int length = data.length;
        // 循环建立初始堆
        // (data.length - 2) / 2 : 最大非叶子结点位置
        for (int i = (length - 2) / 2; i >= 0; i--) {
            heapAdjust(data, i, length, cr);
        }
        // 进行n-1次循环，完成排序
        for (int i = length - 1; i > 0; i--) {
            // 交换堆顶的元素和最后一个元素，此时最后一个位置作为有序区
            swap(data, 0, i);
            // 然后进行其他无序区的堆调整，重新得到大顶堆后
            heapAdjust(data, 0, i, cr);
        }
    }

}

 

AbstractSort请参考排序接口与抽象类(java)

测试

ArrayGenerator请参考数组数据生成器

package com.bsc.algorithm.sort.test;

import java.util.Arrays;

import com.bsc.algorithm.data.generator.ArrayGenerator;
import com.bsc.algorithm.sort.heap.HeapSort;
import com.bsc.algorithm.sort.inf.ISort;
import com.bsc.algorithm.sort.merge.MergeSort;

public class SortTest {

    public static void main(String[] args) {
        ISort<Integer> sortInt = new HeapSort<Integer>();

        Integer[] dataInt = ArrayGenerator.random(Integer[].class, 10, 0, 99);
        System.out.println("原序:" + Arrays.toString(dataInt));
        sortInt.sortAsc(dataInt);
        System.out.println("升序:" + Arrays.toString(dataInt) + "\n");

        dataInt = ArrayGenerator.random(Integer[].class, 10, 0, 99);
        System.out.println("原序:" + Arrays.toString(dataInt));
        sortInt.sortDesc(dataInt);
        System.out.println("降序:" + Arrays.toString(dataInt) + "\n");

        ISort<Character> sortChar = new HeapSort<Character>();

        Character[] dataChar = ArrayGenerator.random(Character[].class, 10, 65, 90);
        System.out.println("原序:" + Arrays.toString(dataChar));
        sortChar.sortAsc(dataChar);
        System.out.println("升序:" + Arrays.toString(dataChar) + "\n");

        dataChar = ArrayGenerator.random(Character[].class, 10, 65, 90);
        System.out.println("原序:" + Arrays.toString(dataChar));
        sortChar.sortDesc(dataChar);
        System.out.println("降序:" + Arrays.toString(dataChar) + "\n");
    }
}