Java中的堆
一、引言
在Java中，堆是一种重要的数据结构，它通常表现为一个完全二叉树，具有一些特定的性质。堆可以是最大堆或最小堆，其中最大堆的每个节点的值都不小于其子节点，而最小堆的每个节点的值都不大于其子节点。堆在很多算法中都有应用，比如堆排序、优先队列等。本文将详细介绍堆的概念、性质、操作以及Java中的实现。
二、堆的基本操作
1、堆的构建
构建堆是堆操作的基础，有两种常见的构建方法：
- 逐个插入：将元素逐个插入到堆中，并进行上浮调整。
- 直接构建：对无序的数组进行调整，使其成为堆。通常从最后一个非叶子节点开始向下调整。
1.1、逐个插入构建
逐个插入构建堆的过程是将每个元素插入到堆的末尾，然后通过上浮操作调整其位置，直到满足堆的性质。
1.2、直接构建
直接构建堆则是从最后一个非叶子节点开始，对每个节点进行下沉操作，直到根节点，确保每个节点都满足堆的性质。
2、插入操作
插入操作是将新元素添加到堆的末尾，然后通过上浮操作调整其位置，直到满足堆的性质。
3、删除最大/最小元素
删除操作通常是移除堆顶元素（最大或最小值），然后将堆的最后一个元素移动到堆顶，并进行下沉操作以恢复堆的性质。
三、Java中的堆实现及特点
Java中的堆可以通过不同的类实现，下面介绍几个典型的实现类及其特点：
1、PriorityQueue
Java标准库中的PriorityQueue类实现了一个基于优先级的无界队列。这个队列使用一个优先级堆来存储元素，其中元素默认是按照自然排序的，也可以通过构造器传递一个Comparator来指定排序规则。
特点：
- 默认是最小堆。
- 线程不安全。
- 提供了高效的插入和删除最大/最小元素的操作。
2、ArrayDeque实现的最小堆
虽然ArrayDeque本身是一个双端队列，但可以用两个ArrayDeque来实现一个最小堆，一个用于存储堆，另一个用于提供插入和删除最小元素的操作。
特点：
- 需要手动管理两个双端队列。
- 实现简单，适用于理解堆的基本原理。
3、自定义堆实现
可以创建一个泛型类来实现堆，如前面所示的Heap类。这种方式可以自定义堆的类型（最大堆或最小堆），并且可以根据需要调整堆的实现细节。
特点：
- 灵活性高，可以自定义堆的行为。
- 需要手动实现插入、删除和构建堆等操作。
四、总结
堆是一种非常有用的数据结构，它在很多算法中都有应用。在Java中，我们可以通过数组来实现堆，并通过上浮和下沉操作来维护堆的性质。本文介绍了堆的基本概念、操作以及在Java中的实现，希望能够帮助读者更好地理解和使用堆。
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参考文章：
标签：Java,实现,插入,构建,操作,节点 From： https://blog.csdn.net/NiNg_1_234/article/details/141817063