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数据结构 玩转数据结构 8-3 向堆中添加元素和Sift Up

时间:2023-01-04 08:56:25浏览次数:49  
标签:int void 元素 Up Sift 数据结构 data public size

0    课程地址

https://coding.imooc.com/lesson/207.html#mid=13740

 

1    重点关注

1.1    二叉堆插值

见3.1

 

 


2    课程内容


 

 

3    Coding

3.1    向最大二叉堆添加元素

  • 关键代码
/**
     * 最大堆新增元素
     * 1    先加入到最大二叉堆实现的 队列中
     * 2    把新加入的元素和父元素对比,若大于父元素,则和父元素交换位置,以此为循环
     * @author weidoudou
     * @date 2023/1/3 12:42
     * @param e 请添加参数描述
     * @return void
     **/
    public void shiftup(E e){
        //1    先加入到最大二叉堆实现的 队列中
        data.addLast(e);

        //2    把新加入的元素和父元素对比,若大于父元素,则和父元素交换位置,以此为循环
        int k = data.getSize()-1;
        loop(k,getParent(k));
    }

    /**
     * 递归调用
     * @author weidoudou
     * @date 2023/1/4 8:09
     * @param k 请添加参数描述
     * @param  j 请添加参数描述
     * @return void
     **/
    private void loop(int k,int j){
        //终止条件
        //由于j是父节点,索引总是比较小,如果小于等于0,说明已经是根节点
        if(j<=0){
            return;
        }

        //最终循环的位置是该元素小于父元素
        if(data.get(k).compareTo(data.get(j))<=0){
            return;
        }

        //子元素和父元素交换位置
        data.swap(k,j);

        //循环
        loop(j,(j-1)/2);
    }

 

  • 全量代码
package com.company;

/**
 * 最大堆
 * @author weidoudou
 * @date 2023/1/3 12:35
 **/
public class MaxHeap<E extends Comparable<E>> {
    private Array<E> data;

    public MaxHeap(){
        data = new Array<E>();
    }

    public MaxHeap(int capacity){
        data = new Array<E>(capacity);
    }

    /**
     * 获取最大堆的元素个数
     * @author weidoudou
     * @date 2023/1/3 12:40
     * @return int
     **/
    public int size(){
        return data.getSize();
    }

    /**
     * 获取最大堆是否为空
     * @author weidoudou
     * @date 2023/1/3 12:41
     * @return boolean
     **/
    public boolean isEmpty(){
        return data.isEmpty();
    }

    /**
     * 最大堆新增元素
     * 1    先加入到最大二叉堆实现的 队列中
     * 2    把新加入的元素和父元素对比,若大于父元素,则和父元素交换位置,以此为循环
     * @author weidoudou
     * @date 2023/1/3 12:42
     * @param e 请添加参数描述
     * @return void
     **/
    public void shiftup(E e){
        //1    先加入到最大二叉堆实现的 队列中
        data.addLast(e);

        //2    把新加入的元素和父元素对比,若大于父元素,则和父元素交换位置,以此为循环
        int k = data.getSize()-1;
        loop(k,getParent(k));
    }

    /**
     * 递归调用
     * @author weidoudou
     * @date 2023/1/4 8:09
     * @param k 请添加参数描述
     * @param  j 请添加参数描述
     * @return void
     **/
    private void loop(int k,int j){
        //终止条件
        //由于j是父节点,索引总是比较小,如果小于等于0,说明已经是根节点
        if(j<=0){
            return;
        }

        //最终循环的位置是该元素小于父元素
        if(data.get(k).compareTo(data.get(j))<=0){
            return;
        }

        //子元素和父元素交换位置
        data.swap(k,j);

        //循环
        loop(j,(j-1)/2);
    }



    /**
     * 基本方法获取父节点
     * @author weidoudou
     * @date 2023/1/4 7:54
     * @param child 请添加参数描述
     * @return int
     **/
    private int getParent(int child){
       if(child==0){
           throw new IllegalArgumentException("当前节点为根节点");
       }
        return (child - 1) / 2;
    }

    /**
     * 基本方法获取左子节点
     * @author weidoudou
     * @date 2023/1/4 7:56
     * @param parent 请添加参数描述
     * @return int
     **/
    private int getLeftChild(int parent){
        return 2 * parent + 1;
    }

    /**
     * 基本方法获取右子节点
     * @author weidoudou
     * @date 2023/1/4 7:56
     * @param parent 请添加参数描述
     * @return int
     **/
    private int getRightChild(int parent){
        return 2 * parent + 2;
    }
}

 

  • Array类
package com.company;

import java.util.Arrays;

public class Array<E> {
    private int size;
    //int类型的数组
    private E[] data;


    //1.1  创建构造函数,传入容量,则新生成一个数组
    public Array(int capacity){
        data = (E[]) new Object[capacity];
        size = 0;
    }

    //1.2  创建无参构造函数
    public Array(){
        this(10);
    }

    //1.3  添加传入静态数组的构造函数
    public Array(E[] param){
        this.data = param;
        long outParm = Arrays.stream(param).filter(e->{
            return e!=null;
        }).count();
        this.size = (int)outParm;
    }

    //2.1  添加getSize,获取数组元素个数
    public int getSize(){
        return size;
    }

    //2.2  添加getCapacity,获取数组容量
    public int getCapacity(){
        return data.length;
    }

    //2.3  添加数组是否为空方法
    public boolean isEmpty(){
        return size==0;
    }

    //3.1  在数组末尾添加元素
    public void addLast(E e){
        addElement(size,e);
    }

    //3.2  在数组起始添加元素
    public void addFirst(E e){
        addElement(0,e);
    }

    //3.3  数组根据索引添加元素
    public void addElement(int index,E e){
        //1     校验异常
        //1.1   如果数组已经满了,则禁止插入
        if(size== data.length){

            //todo 并不会,需要把值一条一条的赋进来
            resize(2*size);
            //throw new IllegalArgumentException("数组已满,禁止插入");
        }

        //1.2   如果传入的索引在已有数组的索引之外,则校验异常
        if(index<0||index>size){
            throw new IllegalArgumentException("索引应在已有数组的索引之间");
        }

        //2     实现根据索引添加元素的逻辑
        //2.1   data同步
        for(int j = size-1;j>=index;j--){
            data[j+1] = data[j];
        }
        data[index] = e;

        //2.2   size同步
        size++;
    }

    //6.1     数组动态伸缩 这里用size更好,想想为什么
    private void resize(int capacity){
        E[] newData = (E[]) new Object[capacity];
        for(int i = 0;i < size;i++){
            newData[i] = data[i];
        }
        data = newData;
    }

    //4.1     数组 toString 范例
    @Override
    public String toString() {
        StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer();
        stringBuffer.append(String.format("Array:size = %d,capacity = %d\n",size,data.length));

        stringBuffer.append("[");
        for(int i=0;i<size;i++){
            stringBuffer.append(data[i]);
            if(i!=size-1){
                stringBuffer.append(",");
            }
        }
        stringBuffer.append("]");
        return stringBuffer.toString();
    }

    //4.2     get获取元素
    public E get(int index){
        if(index<0||index>data.length){
            throw new IllegalArgumentException("111");
        }
        return data[index];
    }

    //4.3       set获取元素
    public void set(int index,E e){
        if(index<0||index>data.length){
            throw new IllegalArgumentException("111");
        }
        data[index] = e;
    }

    //5.1     数组包含
    public boolean contails(E e){
        for(int i = 0;i<size;i++){
            if(e.equals(data[i])){
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    //5.2     数组搜索
    public int search(E e){
        for(int i = 0;i<size;i++){
            if(e.equals(data[i])){
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

    //5.3     数组删除,通常情况下做删除,会在出参把删除的值带出来
    public E remove(int index){
        if(index<0||index>=size){
            throw new IllegalArgumentException("111");
        }

        E outParm = data[index];
        for(int i=index;i<size-1;i++){
            data[i] = data[i+1];
        }
        //这块不塞值也没有任何影响,因为size已经--了,不会访问到size之外的元素
        data[size-1]= null;
        size--;

        if(size == data.length/2){
            resize(data.length/2);
        }

        return outParm;
    }

    //5.4       删除首个元素
    public E removFirst(){
        return remove(0);
    }

    //5.5       删除最后的元素
    public E removLast(){
        return remove(size-1);
    }

    //5.6       删除指定的元素
    public void removElement(E e){
        int index = -1;
        //判断删除的元素是否存在
        for(int i=0;i<size;i++){
            if(e.equals(data[i])){
                index = i;
                break;
            }
        }
        if(index>=0){
            remove(index);
        }else{
            throw new IllegalArgumentException("删除的元素未找到");
        }
    }

    /**
     * 交换元素位置
     * @author weidoudou
     * @date 2023/1/4 8:19
     * @param k 请添加参数描述
     * @param  j 请添加参数描述
     * @return void
     **/
    public void swap(int k,int j){
        if(k<0||j>0||k>size||j>size){
            throw new IllegalArgumentException("索引不正确");
        }
        E temp = data[k];
        data[k]  = data[j];
        data[j] = temp;
    }


}

 

标签:int,void,元素,Up,Sift,数据结构,data,public,size
From: https://www.cnblogs.com/1446358788-qq/p/17023894.html

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