和小强一起学习数据结构java版之堆排序

声明:和小强一起学习数据结构java版本系列文章都是小强在学习程杰先生《大话数据结构》的过程中写的，因为程杰先生的《大话数据结构》是C语言版本的，小强只不过将C版本的程序在java版本中调通，然后把过程写下来。

堆排序

1.        概念

1)        堆

堆是完全二叉树。每一个节点的值都大于或者等于其左右孩子节点的值，称为大顶堆；每一个节点的值都小雨或等于其左右孩子节点的值称为小顶堆。

2)        堆排序(Heap Sort)

堆排序是对简单选择排序的一种改进，它可以做到在每次选择最小记录的同时，并根据比较结果对其他记录做出相应的调整，这样就比简单选择排序的效率高很多。

3)        堆排序思想

堆排序(Heap Sort)就是利用堆进行排序的算法，它将待排序的序列构造成一个大顶堆(其实就是从下往上，从右往左，将每个非叶子节点当做根节点，将其和其子树调整成大顶堆)，此时，整个序列的最大值就是堆顶的根节点。将它移走(其实就是讲其与堆数组的末尾元素交换，此时末尾元素就是最大值)，然后将剩余的n-1个序列重新构造成一个堆，这样就会得到n个元素的次小值，如此反复执行，就可以得到一个有序序列。

2.        验证代码

public class Java_Sort {

 

       public static void main(String[] args) {

              int[]values={0,50,10,90,30,70,40,80,60,20};

              System.out.print("排序前数据为");

              for(int i=0;i<values.length;i++){

                     System.out.print("  "+values[i]);

              }

              HeapSort.HeapSort1(values);

              System.out.print("\n");

              System.out.print("排序后数据为：");

              for(int i=0;i<values.length;i++){

                     System.out.print("  "+values[i]);

              }

       }

}

3.        程序示例与讲解

public class HeapSort {

       public static void Heap_build(int[] args ,int s,int m){

              //临时变量，用于存储每次进行比较的父节点的值

              int temp=0;

              //临时变量，用于存储每次进行比较的子节点位置

              int j=0;

                   //temp存储每次比较父节点的值

              temp=args[s];

             

              for(j=2*s;j<=m;j*=2){

                     //找出左右孩子节点中最大的

                     if(j<m&&args[j]<args[j+1]){//判断做孩子节点是否小于有孩子节点

                            ++j; //如果左孩子节点小于右孩子节点，则j指向右孩子节点

                     }

                     //拿父节点跟左右孩子节点相比较，如果父节点大于左右孩子节点，则退出此次比较

                     if(temp>args[j])break;

                     //如果父节点小于左右孩子节点，则把左右孩子节点中大的赋值给父节点

                     args[s]=args[j];

                     s=j;

              }

//本次比较完成之后，把原来保存起来的父节点的值，赋值给左孩子节点中大的那个

              args[s]=temp;

       }

       public static void HeapSort1(int[] args){

              int temp=0;

              //将待排序序列构建成堆

              for(int i=args.length/2;i>0;i--){

                     Heap_build(args,i,args.length-1);

              }

              //将构建好的堆进行排序

              for(int i=args.length-1;i>0;i--){

              //将堆顶记录和当前未经排序的子序列最后一个记录交换

                     if(args[1]>args[i]){

                            temp = args[1];

                            args[1]=args[i];

                            args[i]=temp;

                     }

              //重新将剩余的数据构建堆

                     Heap_build(args,1,i-1);

              }

       }

}

验证结果：

排序前数据为： 0  50  10 90  30  70 40  80  60  20

排序后数据为： 0  10  20 30  40  50 60  70  80  90

4)        图示说明

Ø  建堆阶段图示说明

 

Ø  排序阶段