[游戏开发]算法学习记录014_堆排序算法

package com.study.data.structures.sort;

import java.util.Arrays;

/**
 * 堆排序
 * 二叉堆本质上是完全二叉树
 * <p>
 * {4,6,8,5,9}，利用最大堆对数组进行升序排列
 * 当前结点下标为i,则该结点的左子结点是2*i+1，右子结点是2*i+2。
 * 何为大顶堆？
 * 每个结点的值都大于或等于其左右孩子结点，成为大顶堆
 */
public class HeapSort {

    public static void main(String[] args) {
//        int arr[] = {4, 6, 8, 5, 9};
        int[] arrays = new int[8000000];
        for (int i = 0; i < 8000000; i++) {
            arrays[i] = (int) (Math.random() * 8000000);
        }
        heapSort(arrays);
//        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }

    public static void heapSort(int[] arr) {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        int temp = 0;
        /**
         * 构建大顶堆，从完全二叉树的最后一个非叶子结点进行构建，然后依次遍历非叶子结点。从下往上，从左到右
         */
        for (int i = arr.length / 2 - 1; i >= 0; i--) {
            adjustHeap(arr, i, arr.length);
        }

        /**
         * 将堆顶元素与数组最后一个元素进行交换，完成升序排列
         * arr[0]就是堆顶元素
         */
        for (int i = arr.length - 1; i > 0; i--) {
            temp = arr[i];
            arr[i] = arr[0];
            arr[0] = temp;
            adjustHeap(arr, 0, i);
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("堆排序花费时间：：" + (endTime - startTime));
    }

    /**
     * @param arr    当前所要排序的数组
     * @param i      当前结点的索引，即从哪个结点开始调整
     * @param length 所要调整的数组长度
     */
    public static void adjustHeap(int[] arr, int i, int length) {
        //保存当前结点的值
        int temp = arr[i];
        //利用for循环，对当前结点的子树进行大顶堆的替换
        //当前结点的索引为i，那么当前结点的左子结点的索引为2*i+1
        for (int k = 2 * i + 1; k < length; k = 2 * k + 1) {
            //满足if时，那么表明当前结点的左子结点小于当前结点的右子结点
            if (k + 1 < length && arr[k] < arr[k + 1]) {
                k++;
            }
            //取左右子结点的最大值跟当前结点的值进行比较
            if (arr[k] > temp) {
                //将左右子结点的最大值跟当前值进行交换
                arr[i] = arr[k];
                //保留左右子结点最大值的索引，方便在for循环结束之后进行数据的替换
                i = k;
            } else {
                /**
                 * 此处是break的原因是最开始构造大顶堆时就是从最后一个非叶子结点开始的，如果在后面从下往上构建的过程中
                 * 出现已经满足二叉堆的情况，那么就不用在进行for循环了，因为当前结点的子树肯定也已经满足了大顶堆的要求
                 */
                break;
            }
        }
        //将最开始传入方法的当前结点值，放置到其应该在二叉堆中的位置
        arr[i] = temp;
    }
}