feat: 修改了LeetCode912_SortArrays和LeetCode215的快速排序算法，并添加了堆排序算法的实现。同时，增加了相关测试用例。
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4895af547b
commit
ae7654ad39
@ -6,9 +6,132 @@ import org.junit.Test;
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import java.util.Arrays;
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import java.util.Arrays;
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import java.util.Comparator;
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import java.util.Comparator;
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import java.util.PriorityQueue;
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import java.util.PriorityQueue;
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import java.util.Random;
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import static org.junit.Assert.assertArrayEquals;
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public class LeetCode215 {
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public class LeetCode215 {
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@Test
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public void sort_EmptyArray_ShouldHandleGracefull3y() {
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int[] nums = {3,2,1,5,6,4};
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System.out.println(new Solution5().findKthLargest(nums, 2));
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System.out.println(Arrays.toString(nums));
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}
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class Solution5 {
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/**
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* 快速排序，某次base放对位置后，左边刚刚好有k-1个，就找到了
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* @param nums
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* @param k
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|
* @return
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||||||
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*/
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public int findKthLargest(int[] nums, int k) {
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||||||
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return sort(nums, 0, nums.length - 1, k);
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||||||
|
}
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||||||
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/**
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|
* 快速排序思路，对前n-1个进行不断交换，最后把基准替换到交接点
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* @param nums
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||||||
|
* @param start
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||||||
|
* @param end
|
||||||
|
* @param k
|
||||||
|
* @return
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||||||
|
*/
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||||||
|
public int sort(int[] nums, int start, int end, int k) {
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if (start > end) {
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||||||
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return nums[end];
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}
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int q = new Random().nextInt(end - start + 1) + start;
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swap(nums, q, end);
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int base = nums[end];
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int left = start;
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int right = end;
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while (left < right) {
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||||||
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||||||
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//从左往右遍历，当左指针指向的元素小于等于基数时，i++。左指针持续向右移动
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while (nums[left] >= base && left < right) {
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||||||
|
left++;
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||||||
|
}
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||||||
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//从右往左遍历，当右指针指向的元素大于等于基数时，j--。右指针持续向左移动
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while (nums[right] <= base && left < right) {
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||||||
|
right--;
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||||||
|
}
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||||||
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if (left < right) {
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||||||
|
//当左右两个指针停下来时，交换两个元素
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swap(nums, left, right);
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}
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}
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swap(nums, left, end);
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||||||
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||||||
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// 从大到小排序，如果左边k-1个，则left就是第k个，左边k-1个比他大
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if (left == k - 1) {
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return nums[left];
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}
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||||||
|
// 左边的数量太少了，往右边找
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if (left < k - 1) {
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||||||
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return sort(nums, left + 1, end, k);
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||||||
|
}
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||||||
|
return sort(nums, start, left - 1, k);
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||||||
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|
}
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||||||
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public void swap(int[] heap, int start, int end) {
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||||||
|
int temp = heap[start];
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||||||
|
heap[start] = heap[end];
|
||||||
|
heap[end] = temp;
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|
}
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|
}
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@Test
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public void sort_EmptyArray_ShouldHandleGracefully8() {
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||||||
|
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||||||
|
// [3,2,3,1,2,4,5,5,6], k = 4
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||||||
|
int[] nums = {5,4,3,2,1};
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||||||
|
System.out.println(new Solution4().findKthLargest(nums, 2));
|
||||||
|
}
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||||||
|
|
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|
class Solution4 {
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||||||
|
public int findKthLargest(int[] nums, int k) {
|
||||||
|
for (int i = nums.length - 1; i > 0; i--) {
|
||||||
|
shiftUp(nums, i);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
System.out.println(Arrays.toString(nums));
|
||||||
|
return nums[nums.length - k];
|
||||||
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
public void shiftUp(int[] heap, int end) {
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||||||
|
int parent = (end - 1) / 2;
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||||||
|
while (parent >= 0) {
|
||||||
|
int left = parent * 2 + 1;
|
||||||
|
int right = parent * 2 + 2;
|
||||||
|
int k = parent;
|
||||||
|
if (left <= end &&heap[left] > heap[k]) {
|
||||||
|
k = left;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if (right <= end && heap[right] > heap[k]) {
|
||||||
|
k = right;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
swap(heap, parent, k);
|
||||||
|
parent--;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
swap(heap, 0, end);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
public void swap(int[] heap, int start, int end) {
|
||||||
|
int temp = heap[start];
|
||||||
|
heap[start] = heap[end];
|
||||||
|
heap[end] = temp;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
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||||||
|
|
||||||
@Test
|
@Test
|
||||||
public void main()
|
public void main()
|
||||||
{
|
{
|
||||||
@ -25,7 +148,7 @@ public class LeetCode215 {
|
|||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
@Test
|
@Test
|
||||||
public void test1()
|
public void test188()
|
||||||
{
|
{
|
||||||
new sol().findKthLargest(new int[]{3, 2, 1, 5, 6, 4}, 3);
|
new sol().findKthLargest(new int[]{3, 2, 1, 5, 6, 4}, 3);
|
||||||
|
|
||||||
@ -123,12 +246,174 @@ public class LeetCode215 {
|
|||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
@Test
|
@Test
|
||||||
public void test()
|
public void test1()
|
||||||
{
|
{
|
||||||
|
|
||||||
int[] nums = {3,2,1,5,6,4};
|
int[] nums = {3,2,1,5,6,4};
|
||||||
sort(nums);
|
int k = 2;
|
||||||
|
Solution1 solution = new Solution1();
|
||||||
|
int i = solution.findKthLargest(nums, k);
|
||||||
|
System.out.println(i);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
class Solution1 {
|
||||||
|
public int findKthLargest(int[] nums, int k) {
|
||||||
|
sort(nums, nums.length - 1);
|
||||||
|
|
||||||
|
return nums[k - 1];
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* 堆排序思路：
|
||||||
|
* 1. 依次遍历非叶节点 nonLeaf = (end - 1) / 2; --
|
||||||
|
* 选取左右两边比他大的替换上来，不断替换直到最上面是最大的
|
||||||
|
* 2. 把最大的堆顶移动到最后，确定一个最大值
|
||||||
|
* @param nums
|
||||||
|
* @param end
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
public void sort(int[] nums, int end) {
|
||||||
|
if (end <= 0) {
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
int heapSize = nums.length;
|
||||||
|
for (int i = heapSize / 2; i >= 0; --i) {
|
||||||
|
int l = i * 2 + 1, r = i * 2 + 2, largest = i;
|
||||||
|
if (l < heapSize && nums[l] > nums[largest]) {
|
||||||
|
largest = l;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if (r < heapSize && nums[r] > nums[largest]) {
|
||||||
|
largest = r;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if (largest != i) {
|
||||||
|
swap(nums, i, largest);
|
||||||
|
sort(nums, heapSize - 1);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
swap(nums, 0, end);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
public void swap(int[] nums, int start, int end) {
|
||||||
|
int temp = nums[start];
|
||||||
|
nums[start] = nums[end];
|
||||||
|
nums[end] = temp;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
}
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||||||
|
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||||||
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||||||
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@Test
|
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|
public void sort_EmptyArray_ShouldHandleGracefully() {
|
||||||
|
int[] nums = {};
|
||||||
|
sort(nums);
|
||||||
|
assertArrayEquals(new int[0], nums);
|
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|
}
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||||||
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||||||
|
@Test
|
||||||
|
public void sort_NaturalNumberArray_ShouldSortInAscendingOrder() {
|
||||||
|
int[] nums = {3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5};
|
||||||
|
sort(nums);
|
||||||
|
assertArrayEquals(new int[]{1, 1, 2, 3, 3, 4, 5, 5, 5, 6, 9}, nums);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Test
|
||||||
|
public void sort_IntegerArray_ShouldSortInAscendingOrder() {
|
||||||
|
int[] nums = {10, -1, 2, 5, 0, 6, -3, 4};
|
||||||
|
sort(nums);
|
||||||
|
assertArrayEquals(new int[]{-3, -1, 0, 2, 4, 5, 6, 10}, nums);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Test
|
||||||
|
public void sort_SingleElementArray_ShouldRemainUnchanged() {
|
||||||
|
int[] nums = {5};
|
||||||
|
sort(nums);
|
||||||
|
assertArrayEquals(new int[]{5}, nums);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Test
|
||||||
|
public void sort_DuplicateElementsArray_ShouldSortInAscendingOrder() {
|
||||||
|
int[] nums = {4, 2, 2, 8, 3, 3, 1};
|
||||||
|
sort(nums);
|
||||||
|
assertArrayEquals(new int[]{1, 2, 2, 3, 3, 4, 8}, nums);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Test
|
||||||
|
public void sort_NegativeNumberArray_ShouldSortInAscendingOrder() {
|
||||||
|
int[] nums = {-1, -2, -3, -4, -5};
|
||||||
|
System.out.println(Arrays.toString(new Solution3().sortArray(nums)));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
class Solution3 {
|
||||||
|
public int[] sortArray(int[] nums) {
|
||||||
|
sort(nums, nums.length - 1);
|
||||||
|
return nums;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* 堆排序思路：
|
||||||
|
* 1. 依次遍历非叶节点 nonLeaf = (end - 1) / 2; --
|
||||||
|
* 选取左右两边比他大的替换上来，不断替换直到最上面是最大的
|
||||||
|
* 2. 把最大的堆顶移动到最后，确定一个最大值
|
||||||
|
* @param nums
|
||||||
|
* @param end
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
public void sort(int[] nums, int end) {
|
||||||
|
if (end <= 0) {
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
int nonLeaf = (end - 1) / 2;
|
||||||
|
while (nonLeaf >= 0) {
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
int left = 2 * nonLeaf + 1;
|
||||||
|
int right = 2 * nonLeaf + 2;
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
int maxIn = nonLeaf; // 父子三个节点的最大值
|
||||||
|
if (left <= end && nums[maxIn] < nums[left]) {
|
||||||
|
maxIn = left;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if (right <= end && nums[maxIn] < nums[right]) {
|
||||||
|
maxIn = right;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
swap(nums, nonLeaf, maxIn);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// // noleaf至少有一个子节点
|
||||||
|
// if (left <= end &&right <= end) {
|
||||||
|
// if (nums[left] < nums[right]) {
|
||||||
|
// if (nums[right] > nums[nonLeaf]) {
|
||||||
|
// swap(nums, nonLeaf, right);
|
||||||
|
// }
|
||||||
|
// }else {
|
||||||
|
// if (nums[left] > nums[nonLeaf]) {
|
||||||
|
// swap(nums, nonLeaf, left);
|
||||||
|
// }
|
||||||
|
// }
|
||||||
|
// } else {
|
||||||
|
// // 只有左边一个节点
|
||||||
|
// if (nums[left] > nums[nonLeaf]) {
|
||||||
|
// swap(nums, nonLeaf, left);
|
||||||
|
// }
|
||||||
|
// }
|
||||||
|
nonLeaf--;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
swap(nums, 0, end );
|
||||||
|
sort(nums, end - 1);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
public void swap(int[] nums, int start, int end) {
|
||||||
|
int temp = nums[start];
|
||||||
|
nums[start] = nums[end];
|
||||||
|
nums[end] = temp;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
/**
|
/**
|
||||||
* 所有非叶子节点x（自 n/2 开始，表示下面都是叶子节点）找到子节点中的最大值，如果比x 还大，swap。再排序下一个非叶子节点
|
* 所有非叶子节点x（自 n/2 开始，表示下面都是叶子节点）找到子节点中的最大值，如果比x 还大，swap。再排序下一个非叶子节点
|
||||||
*/
|
*/
|
||||||
@ -137,41 +422,58 @@ public class LeetCode215 {
|
|||||||
System.out.println(Arrays.toString(nums));
|
System.out.println(Arrays.toString(nums));
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* 堆排序思路：
|
||||||
|
* 1. 依次遍历非叶节点 nonLeaf = (end - 1) / 2; --
|
||||||
|
* 选取左右两边比他大的替换上来，不断替换直到最上面是最大的
|
||||||
|
* 2. 把最大的堆顶移动到最后，确定一个最大值
|
||||||
|
* @param nums
|
||||||
|
* @param end
|
||||||
|
*/
|
||||||
public void sort(int[] nums, int end) {
|
public void sort(int[] nums, int end) {
|
||||||
if (end < 0) {
|
if (end <= 0) {
|
||||||
return;
|
return;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
int nonLeaf = (end) / 2;
|
int nonLeaf = (end - 1) / 2;
|
||||||
while (nonLeaf >= 0) {
|
while (nonLeaf >= 0) {
|
||||||
|
|
||||||
TreeNode.constructTreeByArrayWithInteger(nums).printTree();
|
|
||||||
int left = 2 * nonLeaf + 1;
|
int left = 2 * nonLeaf + 1;
|
||||||
int right = 2 * nonLeaf + 2;
|
int right = 2 * nonLeaf + 2;
|
||||||
|
|
||||||
if (left <= end &&right <= end) {
|
|
||||||
if (nums[left] < nums[right]) {
|
|
||||||
if (nums[right] > nums[nonLeaf]) {
|
|
||||||
swap(nums, nonLeaf, right);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}else {
|
|
||||||
if (nums[left] > nums[nonLeaf]) {
|
|
||||||
swap(nums, nonLeaf, left);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
} else if (left <= end) {
|
|
||||||
if (nums[left] < nums[right]) {
|
|
||||||
if (nums[right] > nums[nonLeaf]) {
|
|
||||||
swap(nums, nonLeaf, right);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}else if (right <= end){
|
|
||||||
|
|
||||||
|
int maxIn = nonLeaf; // 父子三个节点的最大值
|
||||||
|
if (left <= end && nums[maxIn] < nums[left]) {
|
||||||
|
maxIn = left;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
if (right <= end && nums[maxIn] < nums[right]) {
|
||||||
|
maxIn = right;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
swap(nums, nonLeaf, maxIn);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// // noleaf至少有一个子节点
|
||||||
|
// if (left <= end &&right <= end) {
|
||||||
|
// if (nums[left] < nums[right]) {
|
||||||
|
// if (nums[right] > nums[nonLeaf]) {
|
||||||
|
// swap(nums, nonLeaf, right);
|
||||||
|
// }
|
||||||
|
// }else {
|
||||||
|
// if (nums[left] > nums[nonLeaf]) {
|
||||||
|
// swap(nums, nonLeaf, left);
|
||||||
|
// }
|
||||||
|
// }
|
||||||
|
// } else {
|
||||||
|
// // 只有左边一个节点
|
||||||
|
// if (nums[left] > nums[nonLeaf]) {
|
||||||
|
// swap(nums, nonLeaf, left);
|
||||||
|
// }
|
||||||
|
// }
|
||||||
nonLeaf--;
|
nonLeaf--;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
swap(nums, 0, end);
|
swap(nums, 0, end );
|
||||||
sort(nums, end - 1);
|
sort(nums, end - 1);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|||||||
@ -242,47 +242,47 @@ class QuickSort{
|
|||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
class Solution11 {
|
// class Solution11 {
|
||||||
public int[] sortArray(int[] nums) {
|
// public int[] sortArray(int[] nums) {
|
||||||
quick_sort(nums, 0, nums.length - 1);
|
// quick_sort(nums, 0, nums.length - 1);
|
||||||
return nums;
|
// return nums;
|
||||||
}
|
// }
|
||||||
|
//
|
||||||
private void quick_sort(int[] nums, int left, int right) {
|
// private void quick_sort(int[] nums, int left, int right) {
|
||||||
if (left >= right) {
|
// if (left >= right) {
|
||||||
return;
|
// return;
|
||||||
}
|
// }
|
||||||
|
//
|
||||||
|
//
|
||||||
int i = left;
|
// int i = left;
|
||||||
int j = right;
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// int j = right;
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//! 随机挑选一个幸运儿
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// //! 随机挑选一个幸运儿
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int q = new Random().nextInt(right - left + 1) + left;
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// int q = new Random().nextInt(right - left + 1) + left;
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swap(nums, right, q);
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// swap(nums, right, q);
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//
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while (i < j) {
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// while (i < j) {
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while (nums[i] <= nums[right] && i < j) {
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// while (nums[i] <= nums[right] && i < j) {
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i++;
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// i++;
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}
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// }
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while (nums[right] >= nums[left] && i < j) {
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// while (nums[right] >= nums[left] && i < j) {
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j--;
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// j--;
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}
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// }
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swap(nums, i, j);
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// swap(nums, i, j);
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}
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// }
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swap(nums, i, right);
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// swap(nums, i, right);
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//
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//
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quick_sort(nums, left, i - 1);
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// quick_sort(nums, left, i - 1);
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quick_sort(nums, i + 1, right);
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// quick_sort(nums, i + 1, right);
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}
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// }
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private void swap(int[] nums, int i, int j) {
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// private void swap(int[] nums, int i, int j) {
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int temp = nums[i];
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// int temp = nums[i];
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nums[i] = nums[j];
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// nums[i] = nums[j];
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nums[j] = temp;
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// nums[j] = temp;
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}
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// }
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}
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// }
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}
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}
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