Java数组实现堆排序详解

"Java 实现堆排序的代码实例" 堆排序是一种高效的排序算法，它基于完全二叉树的堆结构。在本实例中，我们主要关注如何使用Java数组来实现大根堆（最大堆）进行堆排序。大根堆的特点是每个父节点的值都大于或等于其子节点的值，因此堆顶的元素总是最大的。 首先，我们创建一个名为`MaxHeap`的类，该类将代表我们的最大堆。这个类需要一个存储元素的数组`data`、当前元素数量`size`以及堆的容量`capacity`。在构造函数中，我们初始化数组，设置初始大小为`capacity + 1`，因为堆的根节点下标为1，不是0。`size`初始化为0，表示堆为空。 接下来，我们需要一些基本的方法来管理堆： 1. `size()`：返回堆中的元素数量。 2. `isEmpty()`：检查堆是否为空。 3. `getCapacity()`：获取堆的容量。 为了构建堆，我们有以下关键操作： 1. `seekMax()`：查看但不删除最大元素，即堆顶元素。 2. `insert(T item)`：向堆中插入一个新元素，并通过`shiftUp(size)`方法确保堆的性质。 3. `popMax()`：删除并返回最大元素，然后通过`shiftDown(1)`方法重新调整堆。 `shiftUp(int child)`方法用于在插入新元素后调整堆。从插入元素的位置开始，如果当前元素大于其父节点，则与父节点交换位置，然后继续向上比较，直到满足堆的性质或到达根节点。 `shiftDown(int a)`方法用于在删除最大元素后调整堆。从根节点开始，如果当前节点小于其子节点，则与较大的子节点交换位置，然后继续向下比较，直到满足堆的性质或没有子节点。 在堆排序的整个过程中，我们首先将未排序的数组全部入堆，然后通过`popMax()`方法依次取出最大元素，将其放入已排序部分的末尾，直至堆为空。这样，数组就被排序为从小到大的顺序。 通过这个Java实现的堆排序实例，我们可以看到堆排序的核心逻辑以及如何用数组来表示和操作堆。这个过程效率较高，时间复杂度为O(n log n)，适用于大数据量的排序。同时，由于其原地排序的特性，不需要额外的存储空间，因此在空间效率上也有不错的表现。