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141 lines
2.7 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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// 使用切片而非数组，这样无须考虑扩容问题
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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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// 将列表元素原封不动添加进堆
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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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// 堆化除叶节点以外的其他所有节点
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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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/* 获取左子节点的索引 */
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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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/* 获取右子节点的索引 */
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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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/* 获取父节点的索引 */
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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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}
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/* 元素入堆 */
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func (h *maxHeap) push(val any) {
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// 添加节点
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h.data = append(h.data, val)
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// 从底至顶堆化
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h.siftUp(len(h.data) - 1)
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}
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/* 从节点 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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// 获取节点 i 的父节点
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p := h.parent(i)
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// 当“越过根节点”或“节点无须修复”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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// 交换两节点
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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) pop() any {
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// 判空处理
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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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// 交换根节点与最右叶节点（交换首元素与尾元素）
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h.swap(0, h.size()-1)
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// 删除节点
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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)
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// 返回堆顶元素
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return val
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}
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/* 从节点 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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// 判断节点 i, l, r 中值最大的节点，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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// 若节点 i 最大或索引 l, r 越界，则无须继续堆化，跳出
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if max == i {
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break
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}
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// 交换两节点
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h.swap(i, max)
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// 循环向下堆化
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i = max
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}
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}
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/* 打印堆（二叉树） */
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func (h *maxHeap) print() {
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PrintHeap(h.data)
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}
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