堆的性质
堆是一棵完全二叉树，实际中可以通过一个数组来实现，它最重要的一个性质是：任意节点都小于（大于）等于其子节点。将根节点最小的堆称为最小堆，根节点最大的堆称为最大堆。下图给出了一个最大堆的示例及其数组表示，可以直观地看出每个节点都比它的孩子们都要大。
在上图中可以看到，完全二叉树的节点可以从根节点编号为1开始按顺序排列，对应数组A中的索引（注意此处下标是从1开始的）。给定一个节点i，我们很容易可以得到它的左孩子是2i，右孩子是2i+1，父节点是i/2
堆的基本操作
堆有两种基本操作（下面以最小堆为例）：
插入元素k：直接将k添加到数组最后，然后向上冒泡（bubble-up）调整堆。向上冒泡操作：将要调整的元素与其父节点比较，如果大于其父节点则交换，直到恢复堆的性质。
提取最值：最值即根元素。然后将其删除，令根元素=最后的叶子结点元素，然后从根元素开始向下冒泡（bubble-down）调整堆。向下冒泡操作：每次应该从要调整节点，其左右孩子一共三个节点中选择最小的子节点来交换（如果最小就是其本身就不用交换），直到恢复堆的性质。
实际中经常需要将一个包含n个元素无序数组建立成堆，下面的Heap类中的构造方法将展示如何通过_bubbleDown向下冒泡调整来建堆。堆实质上是一棵完全二叉树，树高总为lognlogn，每种基本操作的耗时操作都在于冒泡调整以满足堆的性质，因此它们的时间复杂度都是O(nlogn)O(nlogn)。
Java示例：
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//上浮public void swim(int k){ while(k/2>=1 && less(pq[k/2],pq[k])){ exch(pq,k/2,k); k=k/2; }}//下沉private void sink() { int k=1; while(2*k<N){ int j=2*k; if(less(pq[j],pq[j+1])) j++; if(less(pq[k],pq[j])) exch(pq,k,j); else break; k = j; }} |
堆排序实现原理
分为两步：
1.把数组排成二叉堆的顺序
2.调换根节点和最后一个节点的位置，然后对根节点进行下沉操作。
实现：
可能我的代码和上面的动画略有出入，不过基本原理差不多。
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public class HeapSort extends BaseSort { private int N; @Override public void sort(Comparable[] a) { N =a.length-1; int k = N/2; while(k>=1){ sink(a,k); k--; } k = 1; while(k<=N){ exch(a,k,N--); sink(a,k); } }} |
