[数据结构与算法] 排序算法之选择排序和堆排序

/**
 * 选择排序(正序)-时间复杂度 O(n^2)
 *
 * @author TimePause
 * @create 2020-02-01 11:39
 */
public class SelectSort {
    public static void main(String[] args) {
        int arr[] = {101, 34, 119, 1};
        selectSort(arr);
        System.out.println(Arrays.toString(arr));

    }

    public static void  selectSort(int arr[]){
        for (int i=0;i<arr.length-1;i++){
            // 定义最小的元素的下标
            int minIndex=i;
            // 定义最小元素
            int min = arr[i];
            for (int j=i+1;j<arr.length;j++){
                //将当前最小元素和arr[j]比较,如果大于arr[j]则重置
                if (min>arr[j]){
                    min = arr[j];//重置最小元素
                    minIndex = j;//重置最小元素下标
                }
            }
            // 将最小值, 放在arr[i],作用是交换元素. 然后执行下一次大循环
            if (minIndex!=i){
                arr[minIndex] = arr[i];
                arr[i]=min;
            }
           /* System.out.println("第"+(i+1)+"次排排结果");
            System.out.println(Arrays.toString(arr));*/
        }

    }
}

/**
 * 堆排序(升序)实现
 *
 * @author TimePause
 * @create 2020-02-16 12:12
 */
public class HeapSort {
    public static void main(String[] args) {
        //要求将数组进行升序排序
        int arr[] = {4, 6, 8, 5, 9};
        heapSort(arr);
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
   /*     // 创建要给80000个的随机的数组
        int[] arr = new int[8000000];
        for (int i = 0; i < 8000000; i++) {
            arr[i] = (int) (Math.random() * 8000000); // 生成一个[0, 8000000) 数
        }

        System.out.println("排序前");
        Date data1 = new Date();
        SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        String date1Str = simpleDateFormat.format(data1);
        System.out.println("排序前的时间是=" + date1Str);

        heapSort(arr);

        Date data2 = new Date();
        String date2Str = simpleDateFormat.format(data2);
        System.out.println("排序前的时间是=" + date2Str);
        //System.out.println("排序后=" + Arrays.toString(arr));*/
    }

    //编写一个堆排序的方法
    public static void heapSort(int arr[]) {
        int temp = 0;
        System.out.println("执行堆排序操作!");
//		//分步完成
//		adjustHeap(arr, 1, arr.length);
//		System.out.println("第一次" + Arrays.toString(arr)); // 4, 9, 8, 5, 6
//
//		adjustHeap(arr, 0, arr.length);
//		System.out.println("第二次" + Arrays.toString(arr)); // 9,6,8,5,4

        //完成我们最终代码
        //1)将无序序列构建成一个堆，根据升序降序需求选择大顶堆或小顶堆
        for(int i = arr.length / 2 -1; i >=0; i--) {
            adjustHeap(arr, i, arr.length);
        }

		/*
		 * 2).将堆顶元素与末尾元素交换，将最大元素"沉"到数组末端;
　　	   3).重新调整结构，使其满足堆定义，然后继续交换堆顶元素与当前末尾元素，反复执行调整+交换步骤，直到整个序列有序。
		 */
        for(int j = arr.length-1;j >0; j--) {
            //交换
            temp = arr[j];
            arr[j] = arr[0];
            arr[0] = temp;
            adjustHeap(arr, 0, j);
        }

        //System.out.println("数组=" + Arrays.toString(arr));

    }

    /**
     * 将一个数组(二叉树), 调整成一个大顶堆
     * 功能： 完成 将 以 i 对应的非叶子结点的树调整成大顶堆
     * 举例  int arr[] = {4, 6, 8, 5, 9}; => i = 1 => adjustHeap => 得到 {4, 9, 8, 5, 6}
     * 如果我们再次调用  adjustHeap 传入的是 i = 0 => 得到 {4, 9, 8, 5, 6} => {9,6,8,5, 4}
     * @param arr 待调整的数组
     * @param i 非叶子结点在数组中索引
     * @param length 对多少个元素继续调整， length 是在逐渐的减少
     */
    public  static void adjustHeap(int arr[], int i, int length) {

        int temp = arr[i];//先取出当前元素的值，保存在临时变量
        //开始调整
        //1. k = i * 2 + 1 k 是 i结点的左子结点
        for(int k = i * 2 + 1; k < length; k = k * 2 + 1) {
            if(k+1 < length && arr[k] < arr[k+1]) { //说明左子结点的值小于右子结点的值
                k++; // k 指向右子结点
            }
            if(arr[k] > temp) { //如果子结点大于父结点
                arr[i] = arr[k]; //把较大的值赋给当前结点
                i = k; //!!! i 指向 k,继续循环比较
            } else {
                break;//!
            }
        }
        //当for 循环结束后，我们已经将以i 为父结点的树的最大值，放在了最顶(局部)
        arr[i] = temp;//将temp值放到调整后的位置
    }

}