数据结构与算法-排序-堆排序

package sort;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Arrays;
import java.util.Date;

/**
 * @author taoke
 * @desc 堆排序
 * @email 1504806660@qq.com
 * @date 2022/1/12
 */
public class HeapSort {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[30];
        for (int i = 0; i < 30; i++) {
            arr[i] = (int) (Math.random() * 100);
        }
        System.out.println(new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(new Date()));
        sort(arr);
        System.out.println(new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(new Date()));
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }

    /**
     * 堆排序
     * 1、将待排序序列构造成一个大顶堆
     * 2、此时，整个序列的最大值就是顶堆的根节点
     * 3、将其与末尾元素进行交换，此时末尾就为最大值
     * 然后将剩余n-1个元素重新构造成一个堆，反复执行，元素个数逐渐减少，最终得到有序序列
     *
     * @param arr 待排序数组
     */
    public static void sort(int[] arr) {

        //首先构造一个大顶堆
        for (int i = arr.length / 2 - 1; i >= 0; i--) {
            adjustHeap(arr, i, arr.length);
        }

        //1、将顶堆元素与末尾元素交换，将最大元素沉到末尾
        //2、将剩下的元素重新调整成一个大顶堆，然后继续交换顶堆元素和末尾元素，反复执行，直到整个序列有序
        for (int i = arr.length - 1; i > 0; i--) {
            int temp = arr[i];
            arr[i] = arr[0];
            arr[0] = temp;
            adjustHeap(arr, 0, i);
        }
    }

    /**
     * 将以i对应的非叶子节点的树构造成一个大顶堆
     *
     * @param arr    待调整的数组元素
     * @param i      非叶子节点在数组中的索引
     * @param length 待调整的元素个数，length逐渐减少
     */
    public static void adjustHeap(int[] arr, int i, int length) {
        //取出当前元素，临时存储起来
        int temp = arr[i];
        //k = 2 * i + 1 表示当前i节点的左子节点
        for (int k = 2 * i + 1; k < length; k = 2 * k + 1) {
            //比较左子节点和右子节点，找到较大的一个值
            if (k + 1 < length && arr[k] < arr[k + 1]) {
                k++;
            }
            //如果子节点比当前节点i大，交换位置，继续循环
            if (arr[k] > temp) {
                arr[i] = arr[k];
                i = k;
            } else {
                break;
            }
        }
        //将temp放在调整后的位置
        arr[i] = temp;
    }
}