堆排Java代码实现

堆排复习：

结论：堆排算法时间复杂度为O(nlgn),额外空间复杂度为O(1);

在开始堆排序过程之前先要熟悉两个结构

1，完全二叉树：若设二叉树的深度为h，除第 h 层外，其它各层 (1～h-1) 的结点数都达到最大个数，第 h 层所有的结点都连续集中在最左边，这就是完全二叉树。（摘自百度百科）

大白话：说白了就是建立二叉树的过程中，二叉树每一层都是满节点的，最后一层的节点不许中间有空缺；

2，大根堆：大根堆要求根节点的关键字既大于或等于左子树的关键字值，又大于或等于右子树的关键字值。（摘自百度百科）

大白话：就是在此堆中，任意子树的根节点都是此子树的最大值；

堆排序核心思想：先将无序数组建立大根堆，然后将根节点和二叉树中最后一个节点互换，二叉树Size--，然后重新建立大根堆，然后将根节点和二叉树的最后一个节点互换，然后Size--,如此，一直到二叉树的size=0,此时数组自然已经排好序；

堆排序Java实现如下：

package com.cmbc.test1;

import java.util.Arrays;

public class HeapSortion {
    
    
    public static void heapSort(int[] arr){
        if(arr==null||arr.length<2){
            return;
        }
        //建立大根堆
        for(int i = 0;i<arr.length;i++){
            heapInsert(arr,i);
        }
        //建立完大根堆之后，二叉树的size和数组长度是一致的；
        int size = arr.length;
        swap(arr,0,--size);
        while(size>0){
            heapify(arr,0,size);
            swap(arr,0,--size);
        }
    }
    
    public static void heapInsert(int[] arr,int index){
        while(arr[index]>arr[(index-1)/2]){
            swap(arr,index,(index-1)/2);
            index = (index-1)/2;
        }
    }
    
    public static void swap(int[] arr, int i, int j) {
        int tmp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = tmp;
    }
    
    
    public static void printArray(int[] arr) {
        if (arr == null) {
            return;
        }
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.print(arr[i] + " ");
        }
        System.out.println();
    }
    
    public static void  heapify(int[] arr,int index,int size){
        int left = 2*index+1;
        while(left<size){
            int largest = left+1<size&&arr[left+1]>arr[left]?left+1:left;
            largest = arr[largest]>arr[index]?largest:index;
            if(largest==index){
                break;
            }
            swap(arr,largest,index);
            index = largest;
            left = largest*2+1;
        }
    }
    
    public static boolean isEqual(int[] arr1, int[] arr2) {
        if ((arr1 == null && arr2 != null) || (arr1 != null && arr2 == null)) {
            return false;
        }
        if (arr1 == null && arr2 == null) {
            return true;
        }
        if (arr1.length != arr2.length) {
            return false;
        }
        for (int i = 0; i < arr1.length; i++) {
            if (arr1[i] != arr2[i]) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }
    
    public static int[] generateRandomArray(int maxSize, int maxValue) {
        int[] arr = new int[(int) ((maxSize + 1) * Math.random())];
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            arr[i] = (int) ((maxValue + 1) * Math.random()) - (int) (maxValue * Math.random());
        }
        return arr;
    }
    
    public static int[] copyArray(int[] arr) {
        if (arr == null) {
            return null;
        }
        int[] res = new int[arr.length];
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            res[i] = arr[i];
        }
        return res;
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        int testTime = 500000;
        int maxSize = 100;
        int maxValue = 100;
        boolean succeed = true;
        for (int i = 0; i < testTime; i++) {
            int[] arr1 = generateRandomArray(maxSize, maxValue);
            int[] arr2 = copyArray(arr1);
            heapSort(arr1);
            Arrays.sort(arr2);
            if (!isEqual(arr1, arr2)) {
                succeed = false;
                break;
            }
        }
        System.out.println(succeed ? "正确!" : "请仔细检查");

        int[] arr = generateRandomArray(maxSize, maxValue);
        printArray(arr);
        heapSort(arr);
        printArray(arr);
    }

}