最大堆插入和排序 Java

Question

我正在尝试构建一个最大堆，随着每个新值的插入，该值都会向上或向下移动到正确的位置，我还没有实现向下移动功能，所以现在我正在使用一个测试，它应该只要求程序上移。 测试数据按以下顺序输入：

[16, 10, 14, 9, 7, 1, 4, 2, 8, 3]

我在主类中使用以下代码在堆中插入值：

package com.company;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        BinaryHeap bh = new BinaryHeap();

        bh.insert(16);
        bh.insert(10);
        bh.insert(14);
        bh.insert(9);
        bh.insert(7);
        bh.insert(1);
        bh.insert(4);
        bh.insert(2);
        bh.insert(8);
        bh.insert(3);

        bh.printHeap();

    }
}

下一段代码是插入和移位发生的地方：

package com.company;

public class BinaryHeap {
    private int[] Heap;
    private int size;
    private int maxsize;

    public BinaryHeap(){
        this.maxsize = 10;
        this.size = 0;
        Heap = new int[this.maxsize + 1];
    }

    public int Parent(int i){

        return (i)/2;
    }

    public int LeftChild(int i){

        return (2*i);
    }

    public int RightChild(int i){

        return ((2*1)+1);
    }

    public void insert(int value) {
        if(size <= Heap.length) {
            size++;
            Heap[size] = value;
            siftUp(size);
        }
    }


    private void siftUp(int i) {
        int parentIndex;
        int tmp;

        if (i != 0) {

            parentIndex = Parent(i);

            if (Heap[parentIndex] < Heap[i]) {
                tmp = Heap[parentIndex];
                Heap[parentIndex] = Heap[i];
                Heap[i] = tmp;
                siftUp(parentIndex);
            }

        }

    }

    public void printHeap()
    {
        for (int i = 1; i < maxsize; i++) {
            System.out.print(" PARENT : " + Heap[Parent(i)]
                    + " LEFT CHILD : " + Heap[LeftChild(i)]
                    + " RIGHT CHILD :" + Heap[RightChild(i)]);
            System.out.println();
        }
    }

}

移位函数是 siftUp() 我认为这是问题所在。 当程序以这些输出运行时：

PARENT : 16 LEFT CHILD : 9 RIGHT CHILD :10
 PARENT : 14 LEFT CHILD : 8 RIGHT CHILD :10
 PARENT : 14 LEFT CHILD : 1 RIGHT CHILD :10
 PARENT : 9 LEFT CHILD : 0 RIGHT CHILD :10
 PARENT : 9 LEFT CHILD : 3 RIGHT CHILD :10
Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: Index 12 out of bounds for length 11
    at com.company.BinaryHeap.printHeap(BinaryHeap.java:61)
    at com.company.Main.main(Main.java:20)

但这不正确，因为 1) 来自 printHeap() 函数的末尾的索引越界异常和 2) 每个父节点的子节点不在正确的位置，因为根节点应该是 16以 14 和 10 作为子代，当它打印出堆的值时，它打印出一个 0，但是 0 永远不会插入到堆中。 我尝试过自己进行一些调试，但没有取得太大成功，因此欢迎对此提供任何帮助。

Answer 1

private void siftUp(int i) {
    int parentIndex;
    int tmp;
    if (i != 0) { // error is this if statement
        parentIndex = Parent(i);
        if (Heap[parentIndex] < Heap[i]) {
            tmp = Heap[parentIndex];
            Heap[parentIndex] = Heap[i];
            Heap[i] = tmp;
            siftUp(parentIndex);
        }
    }
}

导致您的堆无法显示正确数字的错误位于 if 语句 siftUp 中。

当您插入 16 时， Heap[1]变为 16。然后，它调用siftUp(1) 。 在 siftUp 中，1 != 0，因此执行 if 语句。 parentIndex 变为 1/2 = 0，问题就来了。 默认情况下，Heap[0] = 0 小于 Heap[1] = 16。因此，它交换值 16 和 0，将 16 移动到索引 0，这不是您提到的头部。 这只是错误的开始，随着您插入越来越多的数字，它们会变得无处不在。

由于您的堆的根位于索引 1 处。您应该只筛选索引 1，该索引没有 Parent。 将 if 语句更改为if(i > 1)并修改您的 printHeap() 后，我得到了这个输出，我认为这是正确的。 您还应该在堆中的当前索引处打印当前值。

 PARENT: 0 CURRENT: 16 LEFT CHILD : 10 RIGHT CHILD : 14 
 PARENT: 16 CURRENT: 10 LEFT CHILD : 9 RIGHT CHILD : 7
 PARENT: 16 CURRENT: 14 LEFT CHILD : 1 RIGHT CHILD : 4
 PARENT: 10 CURRENT: 9 LEFT CHILD : 2 RIGHT CHILD : 8
 PARENT: 10 CURRENT: 7 LEFT CHILD : 3
 PARENT: 14 CURRENT: 1
 PARENT: 14 CURRENT: 4
 PARENT: 9 CURRENT: 2
 PARENT: 9 CURRENT: 8

public void printHeap(){
  for (int i = 1; i < maxsize; i++) {
    System.out.print(" PARENT: " + Heap[Parent(i)]);
    System.out.print(" CURRENT: "+ Heap[i]);
    if(LeftChild(i) <=  10){
      System.out.print(" LEFT CHILD " + ": " +  Heap[LeftChild(i)]);
    } 
    if(RightChild(i) <= 10){
      System.out.print(" RIGHT CHILD "+ ": "+  Heap[RightChild(i)]);
      }
    System.out.println();
  }
}