一、堆的创建
1、向下调整(以小堆为例)
让parent标记需要调整的节点,child标记parent的左孩子(注意:parent如果有孩子一定先是有左孩子)
如果parent的左孩子存在,即:child
parent右孩子是否存在,存在找到左右孩子中最小的孩子,让child进行标记
将parent与较小的孩子child比较,如果:
parent小于较小的孩子child,调整结束否则:交换parent与较小的孩子child,交换完成之后,parent中大的元素向下移动,可能导致子树不满足堆的性质,因此需要继续向下调整,即parent = child;child = parent*2+1; 然后继续2。
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public void shiftDown(int[] elem,int parent,int len){
int cur=parent*2+1;
while(cur2、创建堆
对于普通序列,我们需要从它的第一个有左节点的父节点开始调整,知道整棵树满足堆的性质。

3、创建堆的时间复杂度
堆必须是完全二叉树,满二叉树也是完全二叉树。由下面的计算,创建堆的时间复杂度为O(n).

二、堆的插入和删除
1、堆的插入
将要插入的元素放在堆的最后,如果放不了,进行扩容
将新插入的节点向上调整,直到满足堆的性质

【向上调整】
public void shiftUp(int elem[],int child){
int parent=(child-1)/2;
while(parent>=0){
if(elem[child]>elem[parent]){
swap(child,parent);
child=parent;
parent=(child-1)/2;
}else{
break;
}
}
}2、堆的删除
根据堆的性质,对删除的一定是堆顶元素。步骤如下:
将堆顶元素和最后一个元素交换
堆的元素个数减一
对堆顶元素进行向下调整

三、堆的应用
1、堆排序
升序:创建大根堆
降序:创建小根堆
交换堆顶元素和堆得最后一个元素,进行向下调整,直到堆有序。

2、top-k问题 【求最小的K个数】
top-k问题:求数据集合中前k个大或者小的元素,一般数据量都比较大。

class Solution {
public int[] smallestK(int[] arr, int k) {
int[] array=new int[k];
if(arr==null||arr.length<=k||k==0){
return array;
}
PriorityQueue queue=new PriorityQueue<>((a,b)->b-a);
int i=0;
for(;i四、常用接口的介绍
1、PriorityQueue的特性
Java集合框架中提供了PriorityQueue和PriorityBlockingQueue两种类型的优先级队列。PriorityQueue是线程不安全的,PriorityBlockingQueue是线程安全的,本文主要介绍PriorityQueue。
【PriorityQueue】使用的注意事项:
必须导入PeioriryQueue的包;
放置的元素必须是能够比较大小的,否则会抛出ClassCastException异常;
不能放置null元素,否则会抛出NullPointerException;
可以插入任意多的元素,内部会自动扩容;
底层使用了堆数据结构,默认是小堆。如果要构建大堆,则需要提供比较器。
PriorityQueue的扩容方式:
如果容量小于64时,是按照oldCapacity的2倍方式扩容的
如果容量大于等于64,是按照oldCapacity的1.5倍方式扩容的
如果容量超过MAX_ARRAY_SIZE,按照MAX_ARRAY_SIZE来进行扩容
int newCapacity = oldCapacity + ((oldCapacity > 1));
PriorityQueue采用了:Comparble和Comparator两种方式。
1. Comparble是默认的内部比较方式,如果用户插入自定义类型对象时,该类对象必须要实现Comparble接口,并覆写compareTo方法
2. 用户也可以选择使用比较器对象,如果用户插入自定义类型对象时,必须要提供一个比较器类,让该类实现Comparator接口并覆写compare方法
// 用户自己定义的比较器:直接实现Comparator接口,然后重写该接口中的compare方法即可
class IntCmp implements Comparator{
@Override
public int compare(Integer o1, Integer o2) {
return o2-o1;
}
}
PriorityQueue p = new PriorityQueue<>(new IntCmp());
2、优先级队列的构造
构造器
功能介绍
PriorityQueue()
创建一个空的优先级队列,默认容量是11
PriorityQueue(int
initialCapacity)
创建一个初始容量为initialCapacity的优先级队列,注意:
initialCapacity不能小于1,否则会抛IllegalArgumentException异
常
PriorityQueue(Collection
extends E> c)
用一个集合来创建优先级队列











