实用的堆

来源：互联网发布：洛氏霍克指标源码编辑：程序博客网时间：2024/05/01 07:09

(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());}}}

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