4：堆排序实现的最小优先队列

1:  优先队列

 

不是先进先出，是按照冒个规则，出:

 

2: 堆排序

   1： 建堆

   2： 堆顶与最后一个节点调换，堆顶出堆，重新调整堆

 

    小顶堆：  节点i< 2i（左孩子） && i< 2i+1 (右孩子) 

     建立堆：（递归）当前i节点 和i/2 比较 如果i小于i/2 交换

    调整堆：  顶点开始 ，（去左右节点中最小的）比较 ，若 孩子节点小 继续递归 

                    若 孩子节点大 退出 （因为本身已经是堆排序的）

 

 

package com.algorithm.common;

import java.util.Iterator;
import java.util.NoSuchElementException;

/**
 * 堆排序的最小优先队列
 * @author lijunqing
 */
public class MinPQ<Key> implements Iterable<Key> {

    private Key[] pq;

    private int N;

    public MinPQ() {
        this(1);
        N=0;
    }

    public MinPQ(int initCapacity) {
        pq=(Key[])new Object[initCapacity + 1];
        N=0;
    }

    /**
     * 插入一个节点
     * @param key
     */
    public void insert(Key key) {
        if(N == pq.length - 1) {
            resize(2 * pq.length);
        }
        N++;
        pq[N]=key;
        swim(N);
    }

    /**
     * 堆顶和最后一个节点交互 堆顶出堆 从堆顶开始调整堆
     * @return
     */
    public Key delMin() {
        exch(1, N);
        Key min=pq[N];
        pq[N]=null;
        N--;
        skin(1); // 调整堆
        return min;
    }

    /**
     * 从i节点开始调整堆
     * @param i
     */
    private void skin(int i) {

        while(2 * i <= N) {
            int k=2 * i;
            if(k < N && greater(k, k + 1)) { // 比较右节点小 取右节点
                k++;
            }
            if(greater(k, i)) { // 如果孩子节点大 不需要调整了
                break;
            }
            exch(i, k);
            i=k;
        }
    }

    /**
     * 递归交互子父节点
     * @param i
     */
    private void swim(int i) {
        while(i > 1 && greater(i / 2, i)) {
            exch(i, i / 2);
            i=i / 2;
        }
    }

    /**
     * 交互节点值
     * @param i
     * @param j
     */
    private void exch(int i, int j) {
        Key temp=pq[i];
        pq[i]=pq[j];
        pq[j]=temp;
    }

    /**
     * 子节点小于父节点 [key是带有compare的] 只能现在用的数字
     * @param i
     * @param i2
     * @return
     */
    private boolean greater(int i, int j) {
        return ((Comparable<Key>)pq[i]).compareTo(pq[j]) > 0;
    }

    /**
     * 重新申请空间
     * @param capacity
     */
    private void resize(int capacity) {
        Key[] temp=(Key[])new Object[capacity];
        for(int i=0; i < pq.length; i++) {
            temp[i]=pq[i];
        }
        pq=temp;
    }

    public int size() {
        return N;
    }

    public boolean isEmpty() {
        if(N == 0) {
            return true;
        }
        return false;
    }

    @Override
    public Iterator<Key> iterator() {
        return new HeapIterator();
    }

    private class HeapIterator implements Iterator<Key> {

        // 重新建一个
        private MinPQ<Key> copy;

        public HeapIterator() {
            copy=new MinPQ<Key>(size());
            for(int i=1; i <= N; i++)
                copy.insert(pq[i]);
        }

        public boolean hasNext() {
            return !copy.isEmpty();
        }

        public void remove() {
            throw new UnsupportedOperationException();
        }

        public Key next() {
            if(!hasNext())
                throw new NoSuchElementException();
            return copy.delMin();
        }
    }

    public static void main(String[] agrs) {
        MinPQ<Integer> minPQ=new MinPQ<Integer>();
        minPQ.insert(25);
        minPQ.insert(6);
        minPQ.insert(9);
        minPQ.insert(10);
        minPQ.insert(3);
        minPQ.insert(23);

        Iterator<Integer> m=minPQ.iterator();
        while(m.hasNext()) {
            System.out.println(m.next());
        }

    }

}

 

 结果：

  3

6

9

10

23

25