二叉堆实现

二叉堆-快速查找

# # 一个维护起来的二叉堆(小顶堆/大顶堆)在查询最大值/最小值时,时间复杂度为O(1)

# # 插入的时间复杂度为O(logn)

# # 删除的时间复杂度为O(logn)

# # 适用于频繁更新的数据中查找最大值/最小值,例如A星寻路算法找最小成本,股票交易系统中找最大利润,工厂库存管理中找最小库存等

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    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <title>Document</title>
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<body>

    <h1>二叉堆-快速查找</h1>
    <h3>
        一个维护起来的二叉堆(小顶堆/大顶堆)在查询最大值/最小值时,时间复杂度为O(1)
        <br/>插入的时间复杂度为O(logn)
        <br/>删除的时间复杂度为O(logn)
        <br/>适用于频繁更新的数据中查找最大值/最小值,例如A星寻路算法找最小成本,股票交易系统中找最大利润,工厂库存管理中找最小库存等
    </h3>
    <div id="arr"></div>
    <button onclick="getMin()">获取最小值</button>
    <div id="min">--</div>
    <button onclick="getMax()">获取最大值</button>
    <div id="max">--</div>
    
</body>
<script>

    var bh = null;
    var arr = []
    for(var i = 0; i < 1000; i++){
        arr.push(Math.random() * 1000);
    }

    document.getElementById("arr").innerHTML = arr.join(",");

    var bh_max = testHeapSort(arr,"max");
    var bh_min = testHeapSort(arr,"min");

    function getMin(){
        var val = bh_min.peek();
        document.getElementById("min").innerHTML = val;
    }

    function getMax(){
        var val = bh_max.peek();
        document.getElementById("max").innerHTML = val;
    }

  

    function testHeapSort(arr,type){
        var bh = new BinaryHeap(type);
        for(var i = 0; i < arr.length; i++){
            bh.insert(arr[i]);
        }
        return bh;
    }

    //创建一个二叉堆类
    function BinaryHeap(tpye="min"){
                //堆的类型,最大堆或最小堆
                this.type = tpye;

                //建立二叉堆
                this.heap = [];
                
                //插入节点
                this.insert = function(value){
                    this.heap.push(value);
                    this.shiftUp(this.heap.length - 1);
                }

                //删除堆顶
                this.pop = function(){
                    //将堆顶元素与最后一个元素交换
                    this.swap(0, this.heap.length - 1);
                    //删除最后一个元素(原来的堆顶)
                    var res = this.heap.pop();
                    //将新的堆顶元素下沉
                    this.shiftDown(0);
                    return res;
                }

                //交换堆中两个元素
                this.swap = function(i1, i2){
                    var temp = this.heap[i1];
                    this.heap[i1] = this.heap[i2];
                    this.heap[i2] = temp;
                }

                //获取堆顶
                this.peek = function(){
                    return this.heap[0];
                }

                //获取堆大小
                this.size = function(){
                    return this.heap.length;
                }

                //寻找父节点
                this.getParentIndex = function(index){
                    return Math.floor((index - 1) / 2);
                }

                //判断是否为叶节点
                this.isLeaf = function(index){
                    return index >= Math.floor(this.heap.length / 2) && index <= this.heap.length - 1;
                }

                //上浮调整
                this.shiftUp = function(index){
                    if(index == 0) return;
                    //找到父节点
                    var parentIndex = this.getParentIndex(index);
                    //根据大小堆则交换
                    if(this.type == "max"){
                        if(this.heap[parentIndex] < this.heap[index]){
                            this.swap(parentIndex, index);
                            this.shiftUp(parentIndex);
                        }
                    }else{
                        if(this.heap[parentIndex] > this.heap[index]){
                            this.swap(parentIndex, index);
                            this.shiftUp(parentIndex);
                        }
                    }
                }

                //下沉调整
                this.shiftDown = function(index){
                    //找到左右子节点的索引
                    var leftIndex = this.getLeftIndex(index);
                    var rightIndex = this.getRightIndex(index);
                    //如果左子节点不存在,则不需要下沉
                    if(this.heap[leftIndex] == undefined) return;
                    //如果右子节点不存在,则比较左子节点
                    if(this.heap[rightIndex] == undefined){
                        if(this.type == "max"){
                            if(this.heap[leftIndex] > this.heap[index]){
                                this.swap(leftIndex, index);
                                this.shiftDown(leftIndex);
                            }
                        }else{
                            if(this.heap[leftIndex] < this.heap[index]){
                                this.swap(leftIndex, index);
                                this.shiftDown(leftIndex);
                            }
                        }
                    }else{
                        //如果左右子节点都存在,则比较左右子节点的大小
                        if(this.type == "max"){
                            if(this.heap[leftIndex] > this.heap[index] && this.heap[leftIndex] >= this.heap[rightIndex]){
                                this.swap(leftIndex, index);
                                this.shiftDown(leftIndex);
                            }else if(this.heap[rightIndex] > this.heap[index] && this.heap[rightIndex] > this.heap[leftIndex]){
                                this.swap(rightIndex, index);
                                this.shiftDown(rightIndex);
                            }
                        }else{
                            if(this.heap[leftIndex] < this.heap[index] && this.heap[leftIndex] <= this.heap[rightIndex]){
                                this.swap(leftIndex, index);
                                this.shiftDown(leftIndex);
                            }else if(this.heap[rightIndex] < this.heap[index] && this.heap[rightIndex] < this.heap[leftIndex]){
                                this.swap(rightIndex, index);
                                this.shiftDown(rightIndex);
                            }
                        }
                    }
                }

                //获取左子
                this.getLeftIndex = function(index){
                    return index * 2 + 1;
                }

                //获取右子节点
                this.getRightIndex = function(index){
                    return index * 2 + 2;
                }

                return this;
    }
</script>
</html>
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