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我正在尝试用 Java 练习编写一些数据结构,但遇到了二进制堆的问题,如果你能帮助我,我将不胜感激。
首先,我为将存储在堆中的对象创建了一个类。
public class Person {
private String name;
private String surname;
private int age;
public Person(String name, String surname, int age) {
this.name = name;
this.surname = surname;
this.age = age;
}
public void setName(String n) {
name = n;
}
public void setSurname(String n) {
surname = n;
}
public void setAge(int a) {
age = a;
}
public String getName() {
return name;
}
public String getSurname() {
return surname;
}
public int getAge() {
return age;
}
}
然后我为堆节点创建了一个类,其中将保存 Person 对象以及节点优先级。
public class BinNode {
private Person element;
private int priority;
BinNode(Person element, int priority) {
this.element = element;
this.priority = priority;
}
public boolean isEmpty() {
if (element == null)
return true;
else
return false;
}
public Person getElement() {
return element;
}
public int getPriority() {
return priority;
}
@Override
public String toString() {
return "Data: " + element.getName() + " " + element.getSurname() +
". Age: " + element.getAge() + "." + " Priority: " + priority + ".";
}
}
最后我为二进制堆创建了一个类。
public class BinHeap {
public BinNode[] tab;
public int counter;
BinHeap(Person root, int priority) {
counter = 1;
tab = new BinNode[10];
BinNode rt = new BinNode(root, priority);
tab[counter++] = rt;
}
public void upheap(int i) {
while((i > 1) && (tab[i].getPriority() < tab[i-1].getPriority())) {
BinNode temp = tab[i-1];
tab[i-1] = tab[i];
tab[i] = temp;
i--;
}
}
//error somewhere here
public void downheap(int i) {
int l = 2 * i;
int r = 2 * i + 1;
while (r < counter-1 && l < counter) {
l = 2 * i;
r = 2 * i + 1;
if(tab[l].getPriority() < tab[r].getPriority()) {
BinNode temp = tab[i];
tab[i] = tab[l];
tab[l] = temp;
i = l;
} else if (tab[l].getPriority() >= tab[r].getPriority()) {
BinNode temp = tab[i];
tab[i] = tab[r];
tab[r] = temp;
i = r;
}
}
}
public void insert(Person p, int priority) {
BinNode node = new BinNode(p, priority);
tab[counter++] = node;
upheap(counter-1);
}
public BinNode findMin() {
return tab[1];
}
//or here
public void delMin() {
tab[1] = tab[counter];
tab[counter--] = null;
downheap(1);
}
public void showTree() {
for (int i = 1; i < tab.length; i++) {
if(tab[i] != null) {
System.out.println(i + " - " + tab[i].toString());
}
}
}
}
这个主类:
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Person mary = new Person("Mary", "Green", 20);
Person mark = new Person("Mark", "Yellow", 60);
Person john = new Person("John", "Dark", 12);
Person adam = new Person("Adam", "Bright", 30);
Person martha = new Person("Martha", "King", 33);
Person greg = new Person("Greg", "Pawn", 1);
BinHeap heap = new BinHeap(mary, 2);
heap.showTree();
System.out.println();
heap.insert(mark, 4);
heap.insert(john, 12);
heap.showTree();
System.out.println();
heap.insert(adam, 1);
heap.showTree();
System.out.println();
System.out.println("root: " + heap.findMin().toString());
System.out.println();
heap.insert(martha, 5);
heap.insert(greg, 15);
heap.showTree();
System.out.println();
heap.delMin();
heap.showTree();
}
}
产生以下输出:
1 - Data: Mary Green. Age: 20. Priority: 2.
1 - Data: Mary Green. Age: 20. Priority: 2.
2 - Data: Mark Yellow. Age: 60. Priority: 4.
3 - Data: John Dark. Age: 12. Priority: 12.
1 - Data: Adam Bright. Age: 30. Priority: 1.
2 - Data: Mary Green. Age: 20. Priority: 2.
3 - Data: Mark Yellow. Age: 60. Priority: 4.
4 - Data: John Dark. Age: 12. Priority: 12.
root: Data: Adam Bright. Age: 30. Priority: 1.
1 - Data: Adam Bright. Age: 30. Priority: 1.
2 - Data: Mary Green. Age: 20. Priority: 2.
3 - Data: Mark Yellow. Age: 60. Priority: 4.
4 - Data: Martha King. Age: 33. Priority: 5.
5 - Data: John Dark. Age: 12. Priority: 12.
6 - Data: Greg Pawn. Age: 1. Priority: 15.
1 - Data: Mary Green. Age: 20. Priority: 2.
2 - Data: Martha King. Age: 33. Priority: 5.
3 - Data: Mark Yellow. Age: 60. Priority: 4.
5 - Data: John Dark. Age: 12. Priority: 12.
6 - Data: Greg Pawn. Age: 1. Priority: 15.
如您所见,只要我们将新节点放入堆中,一切都会正常进行。但是当我们要删除根节点时,downheap 方法(或者 delMin 方法)不能正常工作。
如您所见,优先级为 5 的节点“Martha King”在堆中的优先级高于优先级为 4 的“Mark Yellow”节点。
编辑:我似乎不明白二叉堆在实现为数组时的行为方式。所以上面加粗的句子是不正确的。原始输出是错误的,因为堆失去了完整性属性,因为 array[4] 是空的。
我就是想不通。请你帮助我好吗?谢谢。也将不胜感激关于编码风格等的一些一般性评论。这是我关于堆栈溢出的第一篇文章,如果我搞砸了,我深表歉意。
最佳答案
在 upheap 中,您将新 child 的值(value)与 parent 而不是 i-1 进行比较。
int parent(int i)
{
return i/2;
}
public void upheap(int i) {
while((i > 1) && (tab[i].getPriority() < tab[parent(i)].getPriority())) {
BinNode temp = tab[parent(i)]; // it should not be i-1 but parent of i that is i/2
tab[parent(i)] = tab[i];
tab[i] = temp;
i = parent(i);
}
}
此外在下堆
public void downheap(int i) {
int l = 2 * i;
int r = 2 * i + 1;
int small = i;
if(l<counter && tab[l].getPriority() < tab[small].getPriority())
small = l;
if(r<counter && tab[r].getPriority() < tab[small].getPriority())
small = r;
if(small!=i)
{
BinNode temp = tab[i];
tab[i] = tab[small];
tab[small] = temp;
downheap(small); //you need to call downheap again on the small to find new pos for i (i became small after swap).
//i = 1, when you call downheap after delete. The node at i=1 will move down if it is bigger.
}
}
编辑:根据@Łukasz Bieliński 的建议,还可以更正您的 delMin() 函数
public void delMin() {
tab[1] = tab[--counter];
tab[counter] = null;
downheap(1);
}
下面是采用上述更改后将生成的输出和堆树的结果图像。结果是正确的。
代码引用可以引用这篇文章。
代码是用 c++ 编写的,但对于 Java 学生来说会很清楚,因为它是使用类完成的。MinHeapify 在那里是堆下层函数,而 insertKey() 内部的 while 循环在那里是堆上层函数。计数器也从 0 开始,而不是 1。
关于java - Binary Heap downheap 方法无法正常工作,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/57331993/
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