Java 数据结构与算法系列精讲之二叉堆
时间：2023-01-30 10:34:34 | 栏目：JAVA代码 | 点击：次
概述
从今天开始, 小白我将带大家开启 Java 数据结构 & 算法的新篇章.
优先队列
优先队列 (Priority Queue) 和队列一样, 是一种先进先出的数据结构. 优先队列中的每个元素有各自的优先级, 优先级最高的元素最先得到服务. 如图:
二叉堆
二叉堆 (Binary Heap) 是一种特殊的堆, 二叉堆具有堆的性质和二叉树的性质. 二叉堆中的任意一节点的值总是大于等于其孩子节点值. 如图:
二叉堆实现
获取索引
// 获取父节点的索引值
public int parent(int index) {
if (index <= 0) {
throw new RuntimeException("Invalid Index");
}
return (index - 1) / 2;
}
// 获取左孩子节点索引
public int leftChild(int index) {
return index * 2 + 1;
}
// 获取右孩子节点索引
public int rightChild(int index) {
return index * 2 + 2;
}
添加元素
// 添加元素
public void add(E e) {
data.add(e);
siftUp(data.size() - 1);
}
siftUp
// siftDown
private void siftDown(int k) {
while (leftChild(k) < data.size()) {
int j = leftChild(k);
if (j + 1 < data.size() && data.get(j + 1).compareTo(data.get(j)) > 0) {
j++;
}
if (data.get(k).compareTo(data.get(j)) >= 0) {
break;
}
Collections.swap(data, k, j);
k = j;
}
}
完整代码
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
public class BinaryHeap<E extends Comparable<E>> {
private ArrayList<E> data;
// 无参构造
public BinaryHeap() {
data = new ArrayList<>();
}
// 有参构造
public BinaryHeap(int capacity) {
data = new ArrayList<>(capacity);
}
// 或者元素个数
public int size() {
return data.size();
}
// 判断堆是否为空
public boolean isEmpty() {
return data.isEmpty();
}
// 获取父节点的索引值
public int parent(int index) {
if (index <= 0) {
throw new RuntimeException("Invalid Index");
}
return (index - 1) / 2;
}
// 获取左孩子节点索引
public int leftChild(int index) {
return index * 2 + 1;
}
// 获取右孩子节点索引
public int rightChild(int index) {
return index * 2 + 2;
}
// 添加元素
public void add(E e) {
data.add(e);
siftUp(data.size() - 1);
}
// siftUp
private void siftUp(int k) {
while (k > 0 && data.get(parent(k)).compareTo(data.get(k)) < 0) {
Collections.swap(data, k, parent(k));
k = parent(k);
}
}
// siftDown
private void siftDown(int k) {
while (leftChild(k) < data.size()) {
int j = leftChild(k);
if (j + 1 < data.size() && data.get(j + 1).compareTo(data.get(j)) > 0) {
j++;
}
if (data.get(k).compareTo(data.get(j)) >= 0) {
break;
}
Collections.swap(data, k, j);
k = j;
}
}
}