Java实现 大顶堆 和 小顶堆

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1、大顶堆

package jianzhiOffer;import java.util.ArrayList;import java.util.List;/** * 大顶堆 *  * @author tao * */public class MaxHeap<T extends Comparable<T>> {private List<T> mHeap; // 存放元素的动态数组public MaxHeap() {this.mHeap = new ArrayList<>();}/** * 大顶堆的向上调整算法(添加节点的时候调用) 注：数组实现的堆中，第N个节点的左孩子的索引值是(2N+1)，右孩子的索引是(2N+2)。 *  * @param start *            -- 被上调节点的起始位置(一般为数组中最后一个元素的索引) */protected void filterup(int start) {int c = start; // 需要调整的节点的初始位置int p = (c - 1) / 2; // 当前节点的父节点的位置T tmp = mHeap.get(c); // 被调整节点的值while (c > 0) {// 父节点的值和被调整节点的值进行比较int cmp = mHeap.get(p).compareTo(tmp);if (cmp >= 0) {// 父节点大break;} else {// 被调整节点的值大，交换mHeap.set(c, mHeap.get(p));c = p;p = (c - 1) / 2;}}// 找到被调整节点的最终位置了mHeap.set(c, tmp);}/** * 大顶堆的向下调整算法(删除节点的时候需要调用来调整大顶堆) * 注：数组实现的堆中，第N个节点的左孩子的索引值是(2N+1)，右孩子的索引是(2N+2)。 *  * @param start *            -- 被下调节点的起始位置(一般为0，表示从第1个开始) * @param end *            -- 截至范围(一般为数组中最后一个元素的索引) */protected void filterdown(int start, int end) {int c = start; // 被下调节点的初始位置int l = 2 * c + 1; // 左孩子节点的位置T tmp = mHeap.get(c); // 当前节点的值(大小)while (l <= end) {// 当前节点的左右节点进行比较int cmp = mHeap.get(l).compareTo(mHeap.get(l + 1));// 取大的if (l < end && cmp < 0) {l++;}// 当前节点和大的那个再比较一下cmp = tmp.compareTo(mHeap.get(l));if (cmp >= 0) {// 当前节点大,不用动break;} else {// 当前节点小,交换mHeap.set(c, mHeap.get(l));c = l; // 更新当前节点的位置l = 2 * c + 1; // 更新当前节点的左孩子位置}}mHeap.set(c, tmp);}/** * 向大顶堆中插入新元素 *  * @param data */public void insert(T data) {int insertIndex = mHeap.size(); // 获取插入的位置// 将新元素插入到数组尾部mHeap.add(data);// 调用filterup函数，调整大顶堆filterup(insertIndex);}/** * 删除大顶堆中的data节点 *  * @param data * @return 返回-1表示出错, 返回0表示删除成功 */public int remove(T data) {// 大顶堆空if (mHeap.isEmpty()) {return -1;}// 获取data在数组中的索引int index = mHeap.indexOf(data);if (index == -1) {return -1;}// 堆中元素的个数int size = mHeap.size();// 删除了data元素，需要用最后一个元素填补，然后调用filterdown算法进行调整mHeap.set(index, mHeap.get(size - 1)); // 用最后一个元素填补mHeap.remove(size - 1); // 删除最后一个元素if (mHeap.size() > 1 && index < mHeap.size()) {// 调整成大顶堆filterdown(index, mHeap.size() - 1);}return 0;}@Overridepublic String toString() {StringBuilder sb = new StringBuilder();for(int i = 0; i < mHeap.size(); i++) {sb.append(mHeap.get(i) + " ");}return sb.toString();}public static void main(String[] args) {int a[] = {10, 40 ,30, 60, 90, 70, 20, 50 ,80};//大顶堆MaxHeap<Integer> maxHeap = new MaxHeap<>();//添加元素System.out.println("=== 依次添加元素：");for(int i = 0; i < a.length; i++) {System.out.println(a[i]);maxHeap.insert(a[i]);}//生成的大顶堆System.out.println("=== 生成的大顶堆：");System.out.println(maxHeap);//添加新元素85int data = 85;maxHeap.insert(data);System.out.println("=== 添加新元素" + data + "之后的大顶堆：");System.out.println(maxHeap);//删除元素90data = 90;maxHeap.remove(data);System.out.println("=== 删除元素" + data + "之后的大顶堆：");System.out.println(maxHeap);}}

2、小顶堆