164 lines
4.0 KiB
Swift
164 lines
4.0 KiB
Swift
/**
|
||
* File: my_heap.swift
|
||
* Created Time: 2023-01-28
|
||
* Author: nuomi1 (nuomi1@qq.com)
|
||
*/
|
||
|
||
import utils
|
||
|
||
/* 大頂堆積 */
|
||
class MaxHeap {
|
||
private var maxHeap: [Int]
|
||
|
||
/* 建構子，根據輸入串列建堆積 */
|
||
init(nums: [Int]) {
|
||
// 將串列元素原封不動新增進堆積
|
||
maxHeap = nums
|
||
// 堆積化除葉節點以外的其他所有節點
|
||
for i in (0 ... parent(i: size() - 1)).reversed() {
|
||
siftDown(i: i)
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
/* 獲取左子節點的索引 */
|
||
private func left(i: Int) -> Int {
|
||
2 * i + 1
|
||
}
|
||
|
||
/* 獲取右子節點的索引 */
|
||
private func right(i: Int) -> Int {
|
||
2 * i + 2
|
||
}
|
||
|
||
/* 獲取父節點的索引 */
|
||
private func parent(i: Int) -> Int {
|
||
(i - 1) / 2 // 向下整除
|
||
}
|
||
|
||
/* 交換元素 */
|
||
private func swap(i: Int, j: Int) {
|
||
maxHeap.swapAt(i, j)
|
||
}
|
||
|
||
/* 獲取堆積大小 */
|
||
func size() -> Int {
|
||
maxHeap.count
|
||
}
|
||
|
||
/* 判斷堆積是否為空 */
|
||
func isEmpty() -> Bool {
|
||
size() == 0
|
||
}
|
||
|
||
/* 訪問堆積頂元素 */
|
||
func peek() -> Int {
|
||
maxHeap[0]
|
||
}
|
||
|
||
/* 元素入堆積 */
|
||
func push(val: Int) {
|
||
// 新增節點
|
||
maxHeap.append(val)
|
||
// 從底至頂堆積化
|
||
siftUp(i: size() - 1)
|
||
}
|
||
|
||
/* 從節點 i 開始，從底至頂堆積化 */
|
||
private func siftUp(i: Int) {
|
||
var i = i
|
||
while true {
|
||
// 獲取節點 i 的父節點
|
||
let p = parent(i: i)
|
||
// 當“越過根節點”或“節點無須修復”時，結束堆積化
|
||
if p < 0 || maxHeap[i] <= maxHeap[p] {
|
||
break
|
||
}
|
||
// 交換兩節點
|
||
swap(i: i, j: p)
|
||
// 迴圈向上堆積化
|
||
i = p
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
/* 元素出堆積 */
|
||
func pop() -> Int {
|
||
// 判空處理
|
||
if isEmpty() {
|
||
fatalError("堆積為空")
|
||
}
|
||
// 交換根節點與最右葉節點（交換首元素與尾元素）
|
||
swap(i: 0, j: size() - 1)
|
||
// 刪除節點
|
||
let val = maxHeap.remove(at: size() - 1)
|
||
// 從頂至底堆積化
|
||
siftDown(i: 0)
|
||
// 返回堆積頂元素
|
||
return val
|
||
}
|
||
|
||
/* 從節點 i 開始，從頂至底堆積化 */
|
||
private func siftDown(i: Int) {
|
||
var i = i
|
||
while true {
|
||
// 判斷節點 i, l, r 中值最大的節點，記為 ma
|
||
let l = left(i: i)
|
||
let r = right(i: i)
|
||
var ma = i
|
||
if l < size(), maxHeap[l] > maxHeap[ma] {
|
||
ma = l
|
||
}
|
||
if r < size(), maxHeap[r] > maxHeap[ma] {
|
||
ma = r
|
||
}
|
||
// 若節點 i 最大或索引 l, r 越界，則無須繼續堆積化，跳出
|
||
if ma == i {
|
||
break
|
||
}
|
||
// 交換兩節點
|
||
swap(i: i, j: ma)
|
||
// 迴圈向下堆積化
|
||
i = ma
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
/* 列印堆積（二元樹） */
|
||
func print() {
|
||
let queue = maxHeap
|
||
PrintUtil.printHeap(queue: queue)
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
@main
|
||
enum MyHeap {
|
||
/* Driver Code */
|
||
static func main() {
|
||
/* 初始化大頂堆積 */
|
||
let maxHeap = MaxHeap(nums: [9, 8, 6, 6, 7, 5, 2, 1, 4, 3, 6, 2])
|
||
print("\n輸入串列並建堆積後")
|
||
maxHeap.print()
|
||
|
||
/* 獲取堆積頂元素 */
|
||
var peek = maxHeap.peek()
|
||
print("\n堆積頂元素為 \(peek)")
|
||
|
||
/* 元素入堆積 */
|
||
let val = 7
|
||
maxHeap.push(val: val)
|
||
print("\n元素 \(val) 入堆積後")
|
||
maxHeap.print()
|
||
|
||
/* 堆積頂元素出堆積 */
|
||
peek = maxHeap.pop()
|
||
print("\n堆積頂元素 \(peek) 出堆積後")
|
||
maxHeap.print()
|
||
|
||
/* 獲取堆積大小 */
|
||
let size = maxHeap.size()
|
||
print("\n堆積元素數量為 \(size)")
|
||
|
||
/* 判斷堆積是否為空 */
|
||
let isEmpty = maxHeap.isEmpty()
|
||
print("\n堆積是否為空 \(isEmpty)")
|
||
}
|
||
}
|