堆排序（Java代码分享）

          最近学习数据结构时，发现堆排序的算法实际上挺复杂的，然后做了分析绘制了图解。堆排序（Heapsort）是指利用堆这种数据结构所设计的一种排序算法。堆积是一个近似完全二叉树的结构，并同时满足堆积的性质：即子结点的键值或索引总是小于（或者大于）它的父节点。

堆

堆是以顺序存储方式存储在一个一维数组当中

可以看作一棵完全二叉树

父节点>=两个左右子节点称：大顶堆（大根堆）

父节点<=两个左右子

堆排序步骤

Step 1: 调整

  将一个无序的数组，调整成一个初始的大顶堆（小顶堆）。

Step 2: 排序

  将排好序的堆顶的元素（此时堆顶要么是数组的最大值，要么是最小值）与堆的末尾元素交换，最末尾的确定下来后，将前面的元素再次调整成大顶堆（小顶堆），重复这个过程。

堆排序图示

 堆排序源码：

Heap.java

public class Heap {
    private int temp=0;

    /**
     * 1.先将无序的数组调整成大顶堆
     * 2.将堆顶和最后一个元素交换
     * 3.将前 n-1 个元素再进行大顶堆调整，再交换
     */

    //完整的堆排序过程
    public void sort(int[] arr,int len){
        //先将原来的数组t调整成大顶堆
        for(int i=(arr.length/2)-1;i>=0;i--){ //从编号最大的非叶子结点开始，length/2-1,
            SortHeap(arr, i, arr.length);
        }
        //交换和调整
        for(int i=len-1;i>0;i--){    //下标从 0开始，所以长度要 减去1 ，循环 n-1次（1.交换 2.调整）
            swap(arr,0,i);        //堆顶元素与末尾元素进行交换
            SortHeap(arr, 0, i);  //交换后重新调整
        }
    }

    //调整成大顶堆
    private void SortHeap(int[] arr,int i,int length){
        temp=arr[i];                         //暂存树的根节点
        for(int k=i*2+1;k<length;k=k*2+1){     //
            if(k+1<length&&arr[k]<arr[k+1]){   //只有小于length的情况下才有右子节点，比较左右节点
                k++;      //如果右节点更大，则 k 指向右节点
            }
            if(arr[k]>temp){    //左子节点或者右子节点如果大于temp
                arr[i]=arr[k];  //将较大的子节点与正在处理的根节点互换
                i=k;    //
            }else{
                break;
            }
        }
        arr[i]=temp;
    }

    //交换
    private void swap(int[] arr,int i, int j) {
        int temp = arr[i];
        arr[i] =arr[j];
        arr[j]= temp;
    } 
}

Test.java

import java.util.Arrays;

public class Test {
    public static void main(String[] args){
        int[] array = new int[]{4,6,8,5,9};
        
        Heap arr = new Heap();

        System.out.println("堆排序前："+Arrays.toString(array));
        arr.sort(array, array.length);
        System.out.println("堆排序后："+Arrays.toString(array));
    } 
}

10.24 KFXL