算法学习左神第三节课

堆排序、桶排序、优先级队列、比较器

package com.sf.sort;import java.util.*;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue;import static com.sf.sort.SimpleSortingXORBisector.getArr;
import static com.sf.sort.SimpleSortingXORBisector.systemSort;/*** 堆排序、桶排序、优先级队列、比较器* @author yzy* @create 2022-10-19-21:56*/
public class HeapSortBucketSortPriorityQueueComparator {/*** 向下调整大根堆的结构 <br>* 用于将数组结构调整为堆 <br>* @param arr int[]* @param index int* @param heapSize int*/public static void heapify(int[] arr,int index,int heapSize){// 左节点int left=(index<<1)+1;while (left<heapSize){// 找到左右节点最大的节点int largest=left+1<heapSize&&arr[left]<arr[left+1] ? left+1:left;// 若儿子节点大于父节点,则交换位置,继续从儿子节点向下调整堆结构// 反之则结束循环if (arr[largest]>arr[index]){swap(arr,index,largest);}else {break;}index=largest;left=(index<<1)+1;}}/*** 向上调整大根堆的结构 <br>* 用于插入节点时,维持大根堆结构 <br>* @param arr int[]* @param index int*/public static void heapInsert(int[] arr,int index){// 父节点int father =(index-1)/2;while (index>0){// 若儿子节点大于父节点,则交换位置,继续从新的父节点向上调整结构// 反之结束循环if (arr[father]<arr[index]){swap(arr, father,index);}index= father;father =(index-1)/2;}}/*** 插入元素到堆中,返回一个新的堆* @param arr int[]* @param value int* @return int[]*/public static int[] addHeap(int[] arr,int value){int[] temp = Arrays.copyOf(arr, arr.length + 1);temp[arr.length]=value;heapInsert(temp,temp.length-1);return temp;}/*** 堆排序 <br>* O(N*logN)，额外空间复杂度O(1)* @param arr int[]*/public static void heapSort(int[] arr){// 堆长度等于数组长度int heapSize=arr.length;// 用向下调整堆结构，使得数组为大根堆for (int i = (heapSize-1)/2; i >=0 ; i--) {heapify(arr,i,heapSize);}// 每次将数组第0位与最后一位交换,再将堆长度减一// 再从堆第0位向下调整堆结构for (int i = 0; i < arr.length; i++) {swap(arr,0,heapSize-1);heapSize--;heapify(arr,0,heapSize);}}/*** 系统堆排序* @param arr int[]*/public static void systemHeapSort(int[] arr){// add 添加元素到优先级队列中(默认小跟堆)// poll 移除根节点,并返回值// peek 不移除根节点,返回值PriorityQueue<Integer> heap = new PriorityQueue<>();for (int k:arr) {heap.add(k);}for (int i = 0; i < arr.length; i++) {arr[i]=heap.poll();}}/*** 将一个大致有序的数组，从小到大排序 <br>* 要求:不能移动数组元素距离超过K* @param arr int[]* @param k int*/public static void heapSortNotOutK(int[] arr,int k){if (arr.length<=1){return;}PriorityQueue<Integer> heap = new PriorityQueue<>();int min=Math.max(arr.length,k);for (int i = 0; i < min; i++) {heap.add(arr[i]);}int index=0;while (index+min<arr.length){arr[index]=heap.poll();heap.add(arr[index+min]);index++;}while (heap.size()>0){arr[index]=heap.poll();index++;}}/*** 自定义比较器，定制比较规则*/public static class MyComparator implements Comparator<Integer>{// 返回正数，将O2放前面// 返回负数,将O1将前面@Overridepublic int compare(Integer o1, Integer o2) {return o2-o1;}}/*** 桶排序(计数排序) <br>* 将桶的索引作为数组值，桶的值作为频数* @param arr int[]*/public static void countSort(int[] arr){int[] bucket=new int[1000];for (int value:arr) {bucket[value]++;}for (int i = 0; i < bucket.length; i++) {for (int j = 0; j < bucket[i]; j++) {System.out.print(i+" ");}}}/*** 桶排序(基数排序) <br>* 1、首先准备10个队列，将队列放入集合中 <br>* 2、找到数组最大元素的位数 <br>* 3、循环最大元素的位数次，第i次循环，则将数组元素的第i位放入对应索引的队列中，全部放完后，再按顺序取出 <br>* @param arr int[]* @param left int* @param right int* @param maxBits int*/public static void radixSort(int[] arr,int left,int right,int maxBits){ArrayList<ArrayBlockingQueue<Integer>> bucket = new ArrayList<>();for (int i = 0; i < 10; i++) {bucket.add(new ArrayBlockingQueue<Integer>(arr.length));}for (int i = 0; i < maxBits; i++) {for (int j = left; j <= right; j++) {bucket.get((int)((arr[j]%(Math.pow(10,(i+1))))/(Math.pow(10,i)))).add(arr[j]);}int j=left;for (int k = 0; k < 10; k++) {while (bucket.get(k).size()>0){arr[j++]=bucket.get(k).poll();}}}}/*** 桶排序(基数排序) (优化空间) <br>* 1、首先准备长度为10的计数数组 <br>* 2、找到数组最大元素的位数 <br>* 3、第i次循环，则将数组元素的第i位对应的计数数组加一 <br>* 4、对计数数组做一个前缀和 <br>* 5、准备temp数组，长度为要排序的长度 <br>* 6、从右向左遍历原数组，元素的第i位值对应的计数数组的值即为在temp数组的位置，放入后再减一 <br>* 7、清空计数数组 <br>* 8、循环3、4、5、6、7步骤最大元素位数次* @param arr int[]* @param left int* @param right int* @param maxBits int*/public static void radixSortOptimized(int[] arr,int left,int right,int maxBits){// 中转数组int[] temp=new int[arr.length];// 计数数组int[] count=new int[10];for (int i = 0; i < maxBits; i++) {for (int j = left; j <= right; j++) {count[(int)((arr[j]%(Math.pow(10,(i+1))))/(Math.pow(10,i)))]++;}for (int j = 1; j < 10; j++) {count[j]+=count[j-1];}for (int j = right; j >=left ; j--) {int index=(int)((arr[j]%(Math.pow(10,(i+1))))/(Math.pow(10,i)));count[index]--;temp[count[index]+left]=arr[j];}for (int j = left; j <= right; j++) {arr[j]=temp[j];}// 清空计数数组for (int j = 0; j < 10; j++) {count[j]=0;}}}/*** 求数组元素最大值的位数* @param arr int[]* @return int*/public static int maxBits(int[] arr){int maxValue = Integer.MIN_VALUE;for (int k:arr) {maxValue=Math.max(maxValue,k);}int maxBits=0;while (maxValue>0){maxValue/=10;maxBits++;}return maxBits;}/*** 交换* @param arr int[]* @param i int* @param j int*/public static void swap(int[] arr,int i,int j){if (i==j){return;}arr[i]=arr[i]^arr[j];arr[j]=arr[i]^arr[j];arr[i]=arr[i]^arr[j];}/*** 打印数组元素* @param arr int[]*/public static void printArr(int[] arr){for (int j : arr) {System.out.print(j + " ");}System.out.println();}public static void main(String[] args) {int[] arr={1,10,9,5,8,3,2,2};
//        radixSort(arr,0,arr.length-1,maxBits(arr));
//        printArr(arr);radixSortOptimized(arr,2,arr.length-3,maxBits(arr));printArr(arr);
//
//        int maxSize=1000;
//        int maxValue=100000;
//        int maxN=10000;
//        for (int i = 0; i < maxN; i++) {
//            int[] arr = getArr(maxSize, maxValue);
//            int[] arr1 = Arrays.copyOf(arr,arr.length);
//            radixSortOptimized(arr,0,arr.length-1,maxBits(arr));
//            systemSort(arr1);
//            for (int j = 0; j < arr.length; j++) {
//                if (arr[j]!=arr1[j]){
//                    System.out.println("Error");
//                    return;
//                }
//            }
//        }
//        System.out.println("Right");//        radixSort(arr,0,arr.length-1,maxBits(arr));
//        printArr(arr);
//        int[] temp=Arrays.copyOf(arr,arr.length);
//        heapSort(arr);
//        printArr(arr);
//        heapSortNotOutK(temp,5);
//        printArr(temp);
//
//        int heapSize=arr.length;
//        for (int i = (heapSize-1)/2; i >=0 ; i--) {
//            heapify(arr,i,heapSize);
//        }
//        int[] arr1 = addHeap(arr, 11);
//        for (int j : arr1) {
//            System.out.print(j + " ");
//        }//        // 定制大根堆
//        PriorityQueue<Integer> heap = new PriorityQueue<>(new MyComparator());
//        for (int k:arr) {
//            heap.add(k);
//        }
//        while (heap.size()>0){
//            System.out.print(heap.poll()+" ");
//        }//        countSort(arr);}
}

Heap sort, bucket sort, priority queue, comparator

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