Comprendere come implementare un heap binario in Java

Questo articolo ti fornirà una conoscenza dettagliata e completa di come migliorare un heap binario in java con esempi.

Questo articolo ti fornirà una panoramica completa del funzionamento dell'ordinamento heap e successivamente impareremo a implementare un heap binario in Java.

Ecco l'ordine del giorno per questo articolo:





  1. Cos'è l'ordinamento di heap?
  2. Max Heap
  3. Min Heap
  4. Implementazione dell'heap in Java
    • Diagramma
    • Codice

Cominciamo!

Cos'è l'ordinamento di heap?

Heap è fondamentalmente una struttura dati basata su albero. Ha nodi. Il nodo comprende alcuni elementi. Ogni nodo contiene un elemento.



I nodi possono avere figli. Se nel caso non ci siano bambini, si chiama Foglia.

Ci sono due regole da seguire:

  • Il valore di ogni nodo deve essere minore o uguale a tutti i valori memorizzati nei suoi figli.
  • Ha la minore altezza possibile.

Gli heap sono estremamente efficienti nell'estrazione del fileelemento minimo o massimo.



Passiamo ora al min heap!

Min Heap

L'heap minimo è un albero binario completo in cui il valore dell'elemento radice è minore o uguale a uno degli elementi figlio.

Rappresentazione di min heap

Arr [(i-1) / 2]: questo restituirà il nodo genitore.

come creare un array di oggetti in java

Arr [(2 * i) + 1]: questo restituirà il nodo figlio sinistro.

Arr [(2 * i) + 2]: questo restituirà il nodo figlio destro.

Esistono alcuni metodi di Min Heap:

  • inserire(): Viene aggiunta una nuova chiave alla fine dell'albero. Nel caso in cui la nuova chiave sia più grande del genitore, non è necessario fare nulla, altrimenti dobbiamo attraversare per impostare la proprietà heap.
  • getMin (): questo metodo aiuta a restituire l'elemento radice.
  • extractMin (): questo metodo restituisce il minimoelemento.

Passiamo ora a Max heap.

Max heap

L'heap massimo è un albero binario completo in cui il valore dell'elemento radice è maggiore o uguale a uno degli elementi figlio.

Max heap comprende anche diversi metodi!

  • Inserisci (): inserirà un elemento nell'heap.
  • Elimina() : cancellerà un elemento dall'heap.
  • FindMax (): troverà l'elemento massimo dall'heap.
  • printHeap (): Stamperà il contenuto dell'heap

Ora lascia che ti mostri l'implementazione dell'heap attraverso un diagramma e successivamente un Javacodice.

Implementazione dell'heap in Java

Diagramma:

Heap

Il diagramma sopra mostra l'heap binario in Java. Come hai appreso che ci sono due heap: Min heap e Max heap, ecco un diagramma:

passare per valore in java

Ora, passando al nostro prossimo segmento, vedremo come implementare un heap binario in Java.

Codice:

public class BinaryHeap {private static final int d = 2 private int [] heap private int heapSize / ** * Questo inizializzerà il nostro heap con la dimensione predefinita. * / public BinaryHeap (int capacity) {heapSize = 0 heap = new int [capacity + 1] Arrays.fill (heap, -1)} / ** * Questo controllerà se l'heap è vuoto o meno * Complessità: O ( 1) * / public boolean isEmpty () {return heapSize == 0} / ** * Questo controllerà se l'heap è pieno o meno * Complessità: O (1) * / public boolean isFull () {return heapSize == heap .length} private int parent (int i) {return (i-1) / d} private int kthChild (int i, int k) {return d * i + k} / ** * Questo inserirà un nuovo elemento nell'heap * Complessità: O (log N) * Come scenario peggiore, dobbiamo attraversare fino alla radice * / public void insert (int x) {if (isFull ()) throw new NoSuchElementException ('Heap is full, No space to insert nuovo elemento ') heap [heapSize ++] = x heapifyUp (heapSize-1)} / ** * Questo cancellerà l'elemento all'indice x * Complessità: O (log N) * * / public int delete (int x) {if (isEmpty ()) lancia una nuova NoSuchElementException ('Heap è vuoto, nessun elemento da eliminare') int key = heap [x] heap [x] = heap [heapSize -1] heapSize-- heapifyDown (x) retu rn key} / ** * Questo metodo utilizzato per mantenere la proprietà heap durante l'inserimento di un elemento. * * / private void heapifyUp (int i) {int temp = heap [i] while (i> 0 && temp> heap [parent (i)]) {heap [i] = heap [parent (i)] i = parent (i)} heap [i] = temp} / ** * Questo metodo è utilizzato per mantenere la proprietà heap durante l'eliminazione di un elemento. * * / private void heapifyDown (int i) {int child int temp = heap [i] while (kthChild (i, 1)heap [rightChild]? leftChild: rightChild} / ** * Questo metodo utilizzato per stampare tutti gli elementi dell'heap * * / public void printHeap () {System.out.print ('nHeap =') for (int i = 0 i

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