堆排序的 Java 实现：深入解析与代码示例149

堆排序是一种高效的排序算法，它利用堆数据结构的特性进行排序。堆是一个完全二叉树，其中每个节点的值都大于或等于其子节点的值。堆排序通过将输入数组转换为堆，然后依次将堆顶元素（最大元素）弹出并将其放置到数组的末尾，从而实现排序。

算法流程

堆排序的算法流程如下：1. 构建初始堆：将输入数组转换为一个最大堆。
2. 排序：
- 将堆顶元素（最大元素）弹出并将其放置到数组的末尾。
- 将剩余的堆调整为最大堆。
- 重复步骤 2，直到堆为空。

Java 代码实现

以下是堆排序的 Java 代码实现：```java
public class HeapSort {
public static void sort(int[] arr) {
// 构建初始堆
buildMaxHeap(arr);
// 排序
for (int i = - 1; i >= 1; i--) {
// 将堆顶元素与最后一个元素交换
swap(arr, 0, i);
// 将剩余的堆调整为最大堆
maxHeapify(arr, i);
}
}
// 构建最大堆
private static void buildMaxHeap(int[] arr) {
for (int i = / 2 - 1; i >= 0; i--) {
maxHeapify(arr, i);
}
}
// 维持最大堆性质
private static void maxHeapify(int[] arr, int index) {
int largest = index;
int left = 2 * index + 1;
int right = 2 * index + 2;
// 找到最大值
if (left < && arr[left] > arr[largest]) {
largest = left;
}
if (right < && arr[right] > arr[largest]) {
largest = right;
}
// 如果最大值不是当前索引，则交换并递归
if (largest != index) {
swap(arr, index, largest);
maxHeapify(arr, largest);
}
}
// 交换两个元素
private static void swap(int[] arr, int i, int j) {
int temp = arr[i];
arr[i] = arr[j];
arr[j] = temp;
}
}
```