实用的堆

(PS：囧，后来发现java有类似的结构的，PriorityQueue，所以不用自己写了。)很久没有用了复习下，加上遇到了LeetCode的Merge k Sorted Lists这道题，更深入理解了堆结构（大顶堆、小顶堆）。《编程珠玑》P146也提到用其实现优先级队列。并且这种数据结构可以表示一组任务，按任意顺序插入它们，可以有顺序地提取。等等。java没有实现堆结构（倒是实现了栈结构Stack），在将来的某一天用到堆，所以先写一个通用模版记录下来。

如下模板类，实现了小顶堆（大顶堆稍加修改应该容易实现），类E需要实现Comparable接口。

内部用LinkedList模拟有序的数组，insert的时候若为空放入一个元素占位，有效元素从下标1开始（这样既可让下标和二叉树结构的位置一一对应）。extract抽取最小的元素。

详细解释：

insert：直接将元素放入内部LinkedList的最末尾，将最末元素网上移动，直到父节点比其小为止。

extract：将第一个元素（最小）和最后一个元素交换，删除此时的最后一个元素（最小的），然后将第一个元素往下移动，直到两个子节点都比其大为止。

public class MinHeap<E extends Comparable<E>> {
	
	private List<E> list = null;
	
	public MinHeap(){
		this.list = new LinkedList<>();
	}
	
	public boolean isEmpty(){
		return list.size()<=1?true:false;
	}
	
	public void insert(E obj){
		if(list.size()==0)
			list.add(obj);
		list.add(obj);
		int nowIndex = list.size()-1;
		while( nowIndex>1 && obj.compareTo(list.get(nowIndex/2))==-1 ){
			int parPos = nowIndex/2;
			this.swap(parPos, nowIndex);
			nowIndex = parPos;
		}
	}
	
	public E extract(){
		if(list.size()<=1)
			return null;
		else{
			this.swap(1, list.size()-1);
			E first = list.get(1);
			E min = list.remove(list.size()-1);
			int nowIndex = 1;
			while( list.size()>=2 && nowIndex*2<=list.size()-1 && first.compareTo(list.get(nowIndex*2))==1
				|| list.size()>=2 && nowIndex*2+1<=list.size()-1 && first.compareTo(list.get(nowIndex*2+1))==1
				){
				int left = nowIndex*2;
				int right = nowIndex*2+1;
				if(right>list.size()-1){
					this.swap(nowIndex, left);
					nowIndex = nowIndex*2;
				}else{
					if( list.get(left).compareTo(list.get(right))==1 ){
						this.swap(nowIndex, right);
						nowIndex = nowIndex*2+1;
					}
					else{
						this.swap(nowIndex, left);
						nowIndex = nowIndex*2;
					}
				}
			}
			return min;
		}
	}
	
	public void swap(int a,int b){
		E temp1 = list.get(a);
		E temp2 = list.get(b);
		list.set(a, temp2);
		list.set(b, temp1);
	}
	
	public static void main(String[] args){
		Integer[] list = new Integer[]{9,-2,3,8,10,2,-3,100,-99,0,9,10,3};
		MinHeap<Integer> mh = new MinHeap();
		for(int i=0;i<list.length;i++){
			mh.insert(list[i]);
		}
		while(!mh.isEmpty()){
			System.out.println(mh.extract());
		}
	}
}