feat: add Swift codes for heap article (#306)
* feat: add Swift codes for heap article * Update heap.md --------- Co-authored-by: Yudong Jin <krahets@163.com>
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nuomi1
GitHub
parent
29b096d90d
commit
08bfa0669a
@ -27,6 +27,7 @@ let package = Package(
|
||||
.executable(name: "binary_tree_dfs", targets: ["binary_tree_dfs"]),
|
||||
.executable(name: "binary_search_tree", targets: ["binary_search_tree"]),
|
||||
.executable(name: "avl_tree", targets: ["avl_tree"]),
|
||||
.executable(name: "my_heap", targets: ["my_heap"]),
|
||||
],
|
||||
targets: [
|
||||
.target(name: "utils", path: "utils"),
|
||||
@ -52,5 +53,6 @@ let package = Package(
|
||||
.executableTarget(name: "binary_tree_dfs", dependencies: ["utils"], path: "chapter_tree", sources: ["binary_tree_dfs.swift"]),
|
||||
.executableTarget(name: "binary_search_tree", dependencies: ["utils"], path: "chapter_tree", sources: ["binary_search_tree.swift"]),
|
||||
.executableTarget(name: "avl_tree", dependencies: ["utils"], path: "chapter_tree", sources: ["avl_tree.swift"]),
|
||||
.executableTarget(name: "my_heap", dependencies: ["utils"], path: "chapter_heap", sources: ["my_heap.swift"]),
|
||||
]
|
||||
)
|
||||
|
||||
167
codes/swift/chapter_heap/my_heap.swift
Normal file
167
codes/swift/chapter_heap/my_heap.swift
Normal file
@ -0,0 +1,167 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: my_heap.swift
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||||
* Created Time: 2023-01-28
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||||
* Author: nuomi1 (nuomi1@qq.com)
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||||
*/
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||||
import utils
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||||
|
||||
class MaxHeap {
|
||||
private var maxHeap: [Int]
|
||||
|
||||
/* 构造函数，建立空堆 */
|
||||
init() {
|
||||
maxHeap = []
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 构造函数，根据输入列表建堆 */
|
||||
init(nums: [Int]) {
|
||||
// 将列表元素原封不动添加进堆
|
||||
maxHeap = nums
|
||||
// 堆化除叶结点以外的其他所有结点
|
||||
for i in stride(from: parent(i: size() - 1), through: 0, by: -1) {
|
||||
siftDown(i: i)
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 获取左子结点索引 */
|
||||
private func left(i: Int) -> Int {
|
||||
2 * i + 1
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 获取右子结点索引 */
|
||||
private func right(i: Int) -> Int {
|
||||
2 * i + 2
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 获取父结点索引 */
|
||||
private func parent(i: Int) -> Int {
|
||||
(i - 1) / 2 // 向下整除
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 交换元素 */
|
||||
private func swap(i: Int, j: Int) {
|
||||
maxHeap.swapAt(i, j)
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 获取堆大小 */
|
||||
func size() -> Int {
|
||||
maxHeap.count
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 判断堆是否为空 */
|
||||
func isEmpty() -> Bool {
|
||||
size() == 0
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 访问堆顶元素 */
|
||||
func peek() -> Int {
|
||||
maxHeap[0]
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 元素入堆 */
|
||||
func push(val: Int) {
|
||||
// 添加结点
|
||||
maxHeap.append(val)
|
||||
// 从底至顶堆化
|
||||
siftUp(i: size() - 1)
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 从结点 i 开始，从底至顶堆化 */
|
||||
private func siftUp(i: Int) {
|
||||
var i = i
|
||||
while true {
|
||||
// 获取结点 i 的父结点
|
||||
let p = parent(i: i)
|
||||
// 当“越过根结点”或“结点无需修复”时，结束堆化
|
||||
if p < 0 || maxHeap[i] <= maxHeap[p] {
|
||||
break
|
||||
}
|
||||
// 交换两结点
|
||||
swap(i: i, j: p)
|
||||
// 循环向上堆化
|
||||
i = p
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 元素出堆 */
|
||||
func poll() -> Int {
|
||||
// 判空处理
|
||||
if isEmpty() {
|
||||
fatalError("堆为空")
|
||||
}
|
||||
// 交换根结点与最右叶结点（即交换首元素与尾元素）
|
||||
swap(i: 0, j: size() - 1)
|
||||
// 删除结点
|
||||
let val = maxHeap.remove(at: size() - 1)
|
||||
// 从顶至底堆化
|
||||
siftDown(i: 0)
|
||||
// 返回堆顶元素
|
||||
return val
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 从结点 i 开始，从顶至底堆化 */
|
||||
private func siftDown(i: Int) {
|
||||
var i = i
|
||||
while true {
|
||||
// 判断结点 i, l, r 中值最大的结点，记为 ma
|
||||
let l = left(i: i)
|
||||
let r = right(i: i)
|
||||
var ma = i
|
||||
if l < size(), maxHeap[l] > maxHeap[ma] {
|
||||
ma = l
|
||||
}
|
||||
if r < size(), maxHeap[r] > maxHeap[ma] {
|
||||
ma = r
|
||||
}
|
||||
// 若结点 i 最大或索引 l, r 越界，则无需继续堆化，跳出
|
||||
if ma == i {
|
||||
break
|
||||
}
|
||||
// 交换两结点
|
||||
swap(i: i, j: ma)
|
||||
// 循环向下堆化
|
||||
i = ma
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 打印堆（二叉树） */
|
||||
func print() {
|
||||
let queue = maxHeap
|
||||
PrintUtil.printHeap(queue: queue)
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
@main
|
||||
enum MyHeap {
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
static func main() {
|
||||
/* 初始化大顶堆 */
|
||||
let maxHeap = MaxHeap(nums: [9, 8, 6, 6, 7, 5, 2, 1, 4, 3, 6, 2])
|
||||
print("\n输入列表并建堆后")
|
||||
maxHeap.print()
|
||||
|
||||
/* 获取堆顶元素 */
|
||||
var peek = maxHeap.peek()
|
||||
print("\n堆顶元素为 \(peek)")
|
||||
|
||||
/* 元素入堆 */
|
||||
let val = 7
|
||||
maxHeap.push(val: val)
|
||||
print("\n元素 \(val) 入堆后")
|
||||
maxHeap.print()
|
||||
|
||||
/* 堆顶元素出堆 */
|
||||
peek = maxHeap.poll()
|
||||
print("\n堆顶元素 \(peek) 出堆后")
|
||||
maxHeap.print()
|
||||
|
||||
/* 获取堆大小 */
|
||||
let size = maxHeap.size()
|
||||
print("\n堆元素数量为 \(size)")
|
||||
|
||||
/* 判断堆是否为空 */
|
||||
let isEmpty = maxHeap.isEmpty()
|
||||
print("\n堆是否为空 \(isEmpty)")
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
@ -74,4 +74,12 @@ public enum PrintUtil {
|
||||
print("\(key) -> \(value)")
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
public static func printHeap(queue: [Int]) {
|
||||
print("堆的数组表示：", terminator: "")
|
||||
print(queue)
|
||||
print("堆的树状表示：")
|
||||
let root = TreeNode.listToTree(list: queue)
|
||||
printTree(root: root)
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
@ -200,7 +200,7 @@ comments: true
|
||||
=== "Swift"
|
||||
|
||||
```swift title="heap.swift"
|
||||
|
||||
// Swift 未提供内置 heap 类
|
||||
```
|
||||
|
||||
## 堆的实现
|
||||
@ -317,7 +317,27 @@ comments: true
|
||||
=== "Swift"
|
||||
|
||||
```swift title="my_heap.swift"
|
||||
var maxHeap: [Int]
|
||||
|
||||
/* 构造函数，建立空堆 */
|
||||
init() {
|
||||
maxHeap = []
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 获取左子结点索引 */
|
||||
func left(i: Int) -> Int {
|
||||
2 * i + 1
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 获取右子结点索引 */
|
||||
func right(i: Int) -> Int {
|
||||
2 * i + 2
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 获取父结点索引 */
|
||||
func parent(i: Int) -> Int {
|
||||
(i - 1) / 2 // 向下整除
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
### 访问堆顶元素
|
||||
@ -381,7 +401,10 @@ comments: true
|
||||
=== "Swift"
|
||||
|
||||
```swift title="my_heap.swift"
|
||||
|
||||
/* 访问堆顶元素 */
|
||||
func peek() -> Int {
|
||||
maxHeap[0]
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
### 元素入堆
|
||||
@ -504,7 +527,30 @@ comments: true
|
||||
=== "Swift"
|
||||
|
||||
```swift title="my_heap.swift"
|
||||
/* 元素入堆 */
|
||||
func push(val: Int) {
|
||||
// 添加结点
|
||||
maxHeap.append(val)
|
||||
// 从底至顶堆化
|
||||
siftUp(i: size() - 1)
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 从结点 i 开始，从底至顶堆化 */
|
||||
func siftUp(i: Int) {
|
||||
var i = i
|
||||
while true {
|
||||
// 获取结点 i 的父结点
|
||||
let p = parent(i: i)
|
||||
// 当“越过根结点”或“结点无需修复”时，结束堆化
|
||||
if p < 0 || maxHeap[i] <= maxHeap[p] {
|
||||
break
|
||||
}
|
||||
// 交换两结点
|
||||
swap(i: i, j: p)
|
||||
// 循环向上堆化
|
||||
i = p
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
### 堆顶元素出堆
|
||||
@ -670,7 +716,46 @@ comments: true
|
||||
=== "Swift"
|
||||
|
||||
```swift title="my_heap.swift"
|
||||
/* 元素出堆 */
|
||||
func poll() -> Int {
|
||||
// 判空处理
|
||||
if isEmpty() {
|
||||
fatalError("堆为空")
|
||||
}
|
||||
// 交换根结点与最右叶结点（即交换首元素与尾元素）
|
||||
swap(i: 0, j: size() - 1)
|
||||
// 删除结点
|
||||
let val = maxHeap.remove(at: size() - 1)
|
||||
// 从顶至底堆化
|
||||
siftDown(i: 0)
|
||||
// 返回堆顶元素
|
||||
return val
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 从结点 i 开始，从顶至底堆化 */
|
||||
func siftDown(i: Int) {
|
||||
var i = i
|
||||
while true {
|
||||
// 判断结点 i, l, r 中值最大的结点，记为 ma
|
||||
let l = left(i: i)
|
||||
let r = right(i: i)
|
||||
var ma = i
|
||||
if l < size(), maxHeap[l] > maxHeap[ma] {
|
||||
ma = l
|
||||
}
|
||||
if r < size(), maxHeap[r] > maxHeap[ma] {
|
||||
ma = r
|
||||
}
|
||||
// 若结点 i 最大或索引 l, r 越界，则无需继续堆化，跳出
|
||||
if ma == i {
|
||||
break
|
||||
}
|
||||
// 交换两结点
|
||||
swap(i: i, j: ma)
|
||||
// 循环向下堆化
|
||||
i = ma
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
### 输入数据并建堆 *
|
||||
@ -747,7 +832,15 @@ comments: true
|
||||
=== "Swift"
|
||||
|
||||
```swift title="my_heap.swift"
|
||||
|
||||
/* 构造函数，根据输入列表建堆 */
|
||||
init(nums: [Int]) {
|
||||
// 将列表元素原封不动添加进堆
|
||||
maxHeap = nums
|
||||
// 堆化除叶结点以外的其他所有结点
|
||||
for i in stride(from: parent(i: size() - 1), through: 0, by: -1) {
|
||||
siftDown(i: i)
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
那么，第二种建堆方法的时间复杂度时多少呢？我们来做一下简单推算。
|
||||
|
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