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141 lines
2.8 KiB
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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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// 使用切片而非陣列，這樣無須考慮擴容問題
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data []any
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}
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/* 建構子，建立空堆積 */
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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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/* 建構子，根據切片建堆積 */
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func newMaxHeap(nums []any) *maxHeap {
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// 將串列元素原封不動新增進堆積
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h := &maxHeap{data: nums}
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for i := h.parent(len(h.data) - 1); i >= 0; i-- {
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// 堆積化除葉節點以外的其他所有節點
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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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/* 獲取左子節點的索引 */
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func (h *maxHeap) left(i int) int {
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return 2*i + 1
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}
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/* 獲取右子節點的索引 */
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func (h *maxHeap) right(i int) int {
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return 2*i + 2
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}
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/* 獲取父節點的索引 */
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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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/* 交換元素 */
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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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/* 獲取堆積大小 */
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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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/* 判斷堆積是否為空 */
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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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/* 訪問堆積頂元素 */
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func (h *maxHeap) peek() any {
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return h.data[0]
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}
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/* 元素入堆積 */
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func (h *maxHeap) push(val any) {
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// 新增節點
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h.data = append(h.data, val)
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// 從底至頂堆積化
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h.siftUp(len(h.data) - 1)
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}
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/* 從節點 i 開始，從底至頂堆積化 */
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func (h *maxHeap) siftUp(i int) {
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for true {
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// 獲取節點 i 的父節點
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p := h.parent(i)
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// 當“越過根節點”或“節點無須修復”時，結束堆積化
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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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// 交換兩節點
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h.swap(i, p)
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// 迴圈向上堆積化
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i = p
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}
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}
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/* 元素出堆積 */
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func (h *maxHeap) pop() any {
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// 判空處理
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if h.isEmpty() {
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fmt.Println("error")
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return nil
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}
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// 交換根節點與最右葉節點（交換首元素與尾元素）
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h.swap(0, h.size()-1)
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// 刪除節點
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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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// 從頂至底堆積化
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h.siftDown(0)
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// 返回堆積頂元素
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return val
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}
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/* 從節點 i 開始，從頂至底堆積化 */
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func (h *maxHeap) siftDown(i int) {
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for true {
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// 判斷節點 i, l, r 中值最大的節點，記為 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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// 若節點 i 最大或索引 l, r 越界，則無須繼續堆積化，跳出
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if max == i {
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break
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}
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// 交換兩節點
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h.swap(i, max)
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// 迴圈向下堆積化
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i = max
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}
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}
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/* 列印堆積（二元樹） */
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func (h *maxHeap) print() {
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PrintHeap(h.data)
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}
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