堆排序java代码

堆排序的Java代码实现

作为一名经验丰富的开发者，我很高兴帮助你学习如何实现堆排序的Java代码。堆排序是一种高效的排序算法，基于二叉堆数据结构。下面我将给你介绍整个堆排序的流程，并提供相应的Java代码实现，以便你更好地理解和掌握。

堆排序流程

堆排序的主要步骤如下：

下面我们将逐步实现这些步骤。

代码实现

1. 构建最大堆

首先，我们需要编写代码来构建一个最大堆。这里我们使用数组来表示堆，根据堆的性质，父节点的索引为i时，左孩子的索引为2*i+1，右孩子的索引为2*i+2。

private static void buildMaxHeap(int[] arr, int length) {
    for (int i = length / 2 - 1; i >= 0; i--) {
        heapify(arr, length, i);
    }
}

2. 交换根节点和最后一个节点

在构建最大堆之后，我们将根节点（最大值）与最后一个节点进行交换。

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

private static void heapSort(int[] arr) {
    int length = arr.length;
    buildMaxHeap(arr, length);
    for (int i = length - 1; i > 0; i--) {
        swap(arr, 0, i);
        heapify(arr, i, 0);
    }
}

3. 调整堆

交换根节点和最后一个节点后，我们需要对剩余的堆进行调整，使其重新满足最大堆的性质。

private static void heapify(int[] arr, int length, int i) {
    int largest = i; // 假设当前节点为最大值
    int left = 2 * i + 1; // 左孩子节点索引
    int right = 2 * i + 2; // 右孩子节点索引

    // 如果左孩子节点大于根节点，将左孩子节点设为最大值
    if (left < length && arr[left] > arr[largest]) {
        largest = left;
    }

    // 如果右孩子节点大于当前最大值，将右孩子节点设为最大值
    if (right < length && arr[right] > arr[largest]) {
        largest = right;
    }

    // 如果最大值不是当前节点，交换当前节点和最大值，然后继续调整
    if (largest != i) {
        swap(arr, i, largest);
        heapify(arr, length, largest);
    }
}

4. 重复步骤2和3

在交换根节点和最后一个节点，并调整堆之后，我们需要继续重复这两个步骤，直到堆中只剩下一个元素。

5. 输出排序结果

最后，我们将排序结果输出。

public static void main(String[] args) {
    int[] arr = {4, 10, 3, 5, 1};
    heapSort(arr);
    System.out.println("排序结果：" + Arrays.toString(arr));
}

总结

通过以上的代码实现，我们可以实现堆排序算法。堆排序的时间复杂度为O(nlogn