堆排序算法学习小记

public class heapSorted {

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {4, 6, 8, 5, 9};
        for(int i = 0;i< arr.length;i++){
            System.out.println(arr[i]);
        }
        arr =  sortHeap(arr);

        for(int i = 0;i< arr.length;i++){
            System.out.println(arr[i]);
        }

    }


    private static int[] sortHeap(int[] arr) {
        int len = arr.length;
        //构建最大堆
        buildMaxHeap(arr, len);

        for (int i = len - 1; i > 0; i--) {
            //堆顶元素（序号为0）和当前堆的最后一个节点（序号i）交换
            swap(arr, 0, i);
            //堆元素总数减一，即将当前树结构最后一个节点排除，不参与下一轮堆结构构建
            len--;
            //重新构建大顶堆
            reBuildHeap(arr, 0, len);
        }
        return arr;
    }

    /**
     * 构建大顶堆
     * @param arr
     * @param len
     */
    private static void buildMaxHeap(int[] arr, int len) {
        //(int) Math.floor(len >> 1) = len/2-1 即最大非叶子节点的序号
        for (int i = (int) Math.floor(len >> 1); i >= 0; i--) {
            //从最大非叶子节点开始，依次调整每个非叶子节点，使其满足最大堆要求（比如说最大非叶子节点序号为3，那么一次要调整的非叶子节点为3、2、1、0）
            //调整完毕，最大堆就构建完成
            reBuildHeap(arr, i, len);
        }
    }

    /**
     * 堆调整
     *
     * @param arr
     * @param i
     * @param len
     */
    private static void reBuildHeap(int[] arr, int i, int len) {
        //1. i为传进来的非子树节点的序号
        //2. len为排序数组的长度
        //3. left为i节点的左子树节点序号
        int left = 2 * i + 1;
        //4. right为i节点的右子树节点序号
        int right = 2 * i + 2;
        //5. largest为i、left、right三个节点中值最大的节点序号，暂时假定i节点值最大
        int largest = i;
        //6.如果左节点存在并且左节点的值大于最大值节点（目前为i）的值，则将左节点序号赋给值最大节点序号
        if (left < len && arr[left] > arr[largest]) {
            largest = left;
        }
        //7.如果右节点存在并且右节点的值大于最大值节点的值，则将右节点序号赋给值最大节点序号
        if (right < len && arr[right] > arr[largest]) {
            largest = right;
        }
        //8.上述两个判断，其实就是为了找到三个节点中，值最大的序号的值largest;

        if (largest != i) {
            //9.i和largest不相等，说明i,right,left三个节点中，其中一个子节点（left或者right）比父节点i大，因为是大顶堆，此时要交换父节点和最大子节点的值
            swap(arr, i, largest);
            //10.由于交换了父亲节点和其中一个子的位置，所以被交换成父亲值的子节点可能不满足最大堆的要求，因此重建该子节点的堆结构
            //注意：此时的largest序号处变成了父亲节点的值，也就是说，他已经不再是最大值！！
            reBuildHeap(arr, largest, len);
        }

    }

    /**
     * 值交换函数
     *
     * @param arr
     * @param i
     * @param j
     */
    private static void swap(int[] arr, int i, int j) {
        int temp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = temp;
    }
}