Yudong Jin
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3d1937e3c6
@ -0,0 +1,45 @@
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// File: intHeap.go
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// Created Time: 2023-01-12
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// Author: Reanon (793584285@qq.com)
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package chapter_heap
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// Go 语言中可以通过实现 heap.Interface 来构建整数大顶堆
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// 实现 heap.Interface 需要同时实现 sort.Interface
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type intHeap []any
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// Push heap.Interface 的方法，实现推入元素到堆
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func (h *intHeap) Push(x any) {
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// Push 和 Pop 使用 pointer receiver 作为参数
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// 因为它们不仅会对切片的内容进行调整，还会修改切片的长度。
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*h = append(*h, x.(int))
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}
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// Pop heap.Interface 的方法，实现弹出堆顶元素
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func (h *intHeap) Pop() any {
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// 待出堆元素存放在最后
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last := (*h)[len(*h)-1]
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*h = (*h)[:len(*h)-1]
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return last
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}
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// Len sort.Interface 的方法
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func (h *intHeap) Len() int {
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return len(*h)
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}
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// Less sort.Interface 的方法
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func (h *intHeap) Less(i, j int) bool {
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// 如果实现小顶堆，则需要调整为小于号
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return (*h)[i].(int) > (*h)[j].(int)
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}
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// Swap sort.Interface 的方法
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func (h *intHeap) Swap(i, j int) {
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(*h)[i], (*h)[j] = (*h)[j], (*h)[i]
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}
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// Top 获取堆顶元素
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func (h *intHeap) Top() any {
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return (*h)[0]
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}
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@ -0,0 +1,90 @@
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// File: heap_test.go
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// Created Time: 2023-01-12
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// Author: Reanon (793584285@qq.com)
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package chapter_heap
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import (
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"container/heap"
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"fmt"
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"testing"
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. "github.com/krahets/hello-algo/pkg"
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)
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func testPush(h *intHeap, val int) {
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// 调用 heap.Interface 的方法，来添加元素
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heap.Push(h, val)
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fmt.Printf("\n元素 %d 入堆后 \n", val)
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PrintHeap(*h)
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}
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func testPop(h *intHeap) {
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// 调用 heap.Interface 的方法，来移除元素
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val := heap.Pop(h)
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fmt.Printf("\n堆顶元素 %d 出堆后 \n", val)
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PrintHeap(*h)
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}
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func TestHeap(t *testing.T) {
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/* 初始化堆 */
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// 初始化大顶堆
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maxHeap := &intHeap{}
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heap.Init(maxHeap)
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/* 元素入堆 */
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testPush(maxHeap, 1)
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testPush(maxHeap, 3)
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testPush(maxHeap, 2)
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testPush(maxHeap, 5)
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testPush(maxHeap, 4)
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/* 获取堆顶元素 */
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top := maxHeap.Top()
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fmt.Printf("堆顶元素为 %d\n", top)
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/* 堆顶元素出堆 */
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testPop(maxHeap)
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||||
testPop(maxHeap)
|
||||
testPop(maxHeap)
|
||||
testPop(maxHeap)
|
||||
testPop(maxHeap)
|
||||
|
||||
/* 获取堆大小 */
|
||||
size := len(*maxHeap)
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||||
fmt.Printf("堆元素数量为 %d\n", size)
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||||
/* 判断堆是否为空 */
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||||
isEmpty := len(*maxHeap) == 0
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||||
fmt.Printf("堆是否为空 %t\n", isEmpty)
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||||
}
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func TestMyHeap(t *testing.T) {
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/* 初始化堆 */
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// 初始化大顶堆
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maxHeap := newMaxHeap([]any{9, 8, 6, 6, 7, 5, 2, 1, 4, 3, 6, 2})
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fmt.Printf("输入数组并建堆后\n")
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maxHeap.print()
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/* 获取堆顶元素 */
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peek := maxHeap.peek()
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fmt.Printf("\n堆顶元素为 %d\n", peek)
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/* 元素入堆 */
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val := 7
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maxHeap.push(val)
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||||
fmt.Printf("\n元素 %d 入堆后\n", val)
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||||
maxHeap.print()
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||||
/* 堆顶元素出堆 */
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||||
peek = maxHeap.poll()
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||||
fmt.Printf("\n堆顶元素 %d 出堆后\n", peek)
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||||
maxHeap.print()
|
||||
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||||
/* 获取堆大小 */
|
||||
size := maxHeap.size()
|
||||
fmt.Printf("\n堆元素数量为 %d\n", size)
|
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|
||||
/* 判断堆是否为空 */
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||||
isEmpty := maxHeap.isEmpty()
|
||||
fmt.Printf("\n堆是否为空 %t\n", isEmpty)
|
||||
}
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@ -0,0 +1,139 @@
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// File: my_heap.go
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// Created Time: 2023-01-12
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// Author: Reanon (793584285@qq.com)
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package chapter_heap
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import (
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"fmt"
|
||||
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. "github.com/krahets/hello-algo/pkg"
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)
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type maxHeap struct {
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// 使用切片而非数组，这样无需考虑扩容问题
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data []any
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}
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/* 构造函数，建立空堆 */
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func newHeap() *maxHeap {
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return &maxHeap{
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data: make([]any, 0),
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||||
}
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||||
}
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/* 构造函数，根据切片建堆 */
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func newMaxHeap(nums []any) *maxHeap {
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||||
// 所有元素入堆
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h := &maxHeap{data: nums}
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for i := len(h.data) - 1; i >= 0; i-- {
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||||
// 堆化除叶结点以外的其他所有结点
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h.siftDown(i)
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||||
}
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return h
|
||||
}
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||||
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||||
/* 获取左子结点索引 */
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func (h *maxHeap) left(i int) int {
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||||
return 2*i + 1
|
||||
}
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||||
|
||||
/* 获取右子结点索引 */
|
||||
func (h *maxHeap) right(i int) int {
|
||||
return 2*i + 2
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 获取父结点索引 */
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||||
func (h *maxHeap) parent(i int) int {
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||||
// 向下整除
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return (i - 1) / 2
|
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}
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||||
/* 交换元素 */
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func (h *maxHeap) swap(i, j int) {
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||||
h.data[i], h.data[j] = h.data[j], h.data[i]
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||||
}
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|
||||
/* 获取堆大小 */
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||||
func (h *maxHeap) size() int {
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||||
return len(h.data)
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||||
}
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||||
|
||||
/* 判断堆是否为空 */
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||||
func (h *maxHeap) isEmpty() bool {
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||||
return len(h.data) == 0
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||||
}
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||||
|
||||
/* 访问堆顶元素 */
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||||
func (h *maxHeap) peek() any {
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||||
return h.data[0]
|
||||
}
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||||
/* 元素入堆 */
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||||
func (h *maxHeap) push(val any) {
|
||||
// 添加结点
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h.data = append(h.data, val)
|
||||
// 从底至顶堆化
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||||
h.siftUp(len(h.data) - 1)
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||||
}
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||||
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||||
/* 从结点 i 开始，从底至顶堆化 */
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||||
func (h *maxHeap) siftUp(i int) {
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for true {
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||||
// 获取结点 i 的父结点
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p := h.parent(i)
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||||
// 当“越过根结点”或“结点无需修复”时，结束堆化
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||||
if p < 0 || h.data[i].(int) <= h.data[p].(int) {
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||||
break
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||||
}
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||||
// 交换两结点
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h.swap(i, p)
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||||
// 循环向上堆化
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||||
i = p
|
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}
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||||
}
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||||
|
||||
/* 元素出堆 */
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func (h *maxHeap) poll() any {
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||||
// 判空处理
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if h.isEmpty() {
|
||||
fmt.Println("error")
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||||
}
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||||
// 交换根结点与最右叶结点（即交换首元素与尾元素）
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h.swap(0, h.size()-1)
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||||
// 删除结点
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val := h.data[len(h.data)-1]
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||||
h.data = h.data[:len(h.data)-1]
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||||
// 从顶至底堆化
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h.siftDown(0)
|
||||
|
||||
// 返回堆顶元素
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return val
|
||||
}
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||||
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||||
/* 从结点 i 开始，从顶至底堆化 */
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func (h *maxHeap) siftDown(i int) {
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for true {
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||||
// 判断结点 i, l, r 中值最大的结点，记为 max
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l, r, max := h.left(i), h.right(i), i
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||||
if l < h.size() && h.data[l].(int) > h.data[max].(int) {
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||||
max = l
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}
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||||
if r < h.size() && h.data[r].(int) > h.data[max].(int) {
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||||
max = r
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}
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||||
// 若结点 i 最大或索引 l, r 越界，则无需继续堆化，跳出
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||||
if max == i {
|
||||
break
|
||||
}
|
||||
// 交换两结点
|
||||
h.swap(i, max)
|
||||
// 循环向下堆化
|
||||
i = max
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 打印堆（二叉树） */
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func (h *maxHeap) print() {
|
||||
PrintHeap(h.data)
|
||||
}
|
||||
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