算法导论_堆排序

package com.wzs;

import java.util.Arrays;

/**
 * 算法导论--page86
 * 
 * @author Administrator
 * 
 */
public class HeapSort {

	private static int[] sort = new int[] { 1, 0, 10, 20, 3, 5, 6, 4, 9, 8, 12, 17, 34, 11 };

	public static void main(String[] args) {
		System.out.println(Arrays.toString(sort));
		buildMaxHeap(sort);
		System.out.println(Arrays.toString(sort));
		heapSort(sort);
		System.out.println(Arrays.toString(sort));
	}

	/**
	 * 建堆
	 * 
	 * @param data
	 */
	private static void buildMaxHeap(int[] data) {
		// 没有子节点的才需要创建最大堆，从最后一个的父节点开始
		int startIndex = getParentIndex(data.length - 1);
		// 从尾端开始创建最大堆，每次都是正确的堆
		for (int i = startIndex; i >= 0; i--) {
			maxHeap(data, data.length, i);
		}
	}

	/**
	 * 维护堆的性质
	 * 
	 * @param data
	 * @param heapSize
	 *            需要创建最大堆的大小，一般在sort的时候用到，因为最多值放在末尾，末尾就不再归入最大堆了
	 * @param index
	 *            当前需要创建最大堆的位置
	 */
	private static void maxHeap(int[] data, int heapSize, int index) {
		// 当前点与左右子节点比较
		int left = getChildLeftIndex(index);
		int right = getChildRightIndex(index);

		int largest = index;
		if (left < heapSize && data[index] < data[left]) {
			largest = left;
		}
		if (right < heapSize && data[largest] < data[right]) {
			largest = right;
		}
		// 得到最大值后可能需要交换，如果交换了，其子节点可能就不是最大堆了，需要重新调整
		if (largest != index) {
			exchange(data, index, largest);
			maxHeap(data, heapSize, largest);
		}
	}

	private static void exchange(int[] arr, int i, int j) {
		int temp = arr[i];
		arr[i] = arr[j];
		arr[j] = temp;
	}

	/**
	 * 排序，最大值放在末尾，data虽然是最大堆，在排序后就成了递增的
	 * 
	 * @param data
	 */
	private static void heapSort(int[] data) {
		// 末尾与头交换，交换后调整最大堆
		for (int i = data.length - 1; i > 0; i--) {
			int temp = data[0];
			data[0] = data[i];
			data[i] = temp;
			maxHeap(data, i, 0);
		}
	}

	/**
	 * 父节点位置
	 * 
	 * @param current
	 * @return
	 */
	private static int getParentIndex(int current) {
		return (current - 1) >> 1;
	}

	/**
	 * 左子节点position 注意括号，加法优先级更高
	 * 
	 * @param current
	 * @return
	 */
	private static int getChildLeftIndex(int current) {
		return (current << 1) + 1;
	}

	/**
	 * 右子节点position
	 * 
	 * @param current
	 * @return
	 */
	private static int getChildRightIndex(int current) {
		return (current << 1) + 2;
	}

}