CS_learn/hello-algo
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Retranslate the complete Japanese online edition from Chinese (#2008)

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Yudong Jin
2026-10-30 02:12:26 +08:00
committed by GitHub
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commit 7257641e0e
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30
ja/codes/cpp/chapter_heap/heap.cpp
View File

@@ -7,55 +7,55 @@
#include "../utils/common.hpp"
void testPush(priority_queue<int> &heap, int val) {
heap.push(val); // 要素をヒープに追加
cout << "\n要素 " << val << " をヒープに追加した後" << endl;
heap.push(val); // ヒープに要素を挿入する
cout << "\n要素 " << val << " をヒープに挿入した後" << endl;
printHeap(heap);
}
void testPop(priority_queue<int> &heap) {
int val = heap.top();
heap.pop();
cout << "\nヒープ先頭要素 " << val << " を取り出した後" << endl;
cout << "\nヒープの先頭要素 " << val << " を取り出した後" << endl;
printHeap(heap);
}
/* Driver Code */
/* 実行用コード */
int main() {
/* ヒープを初期化 */
/* ヒープを初期化する */
// 最小ヒープを初期化する
// priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> minHeap;
// 最大ヒープを初期化する
priority_queue<int, vector<int>, less<int>> maxHeap;
cout << "\n以下のテスト例は最大ヒープです" << endl;
cout << "\n以下のテストケースは最大ヒープを対象とする" << endl;
/* 要素をヒープに追加 */
/* ヒープに要素を挿入する */
testPush(maxHeap, 1);
testPush(maxHeap, 3);
testPush(maxHeap, 2);
testPush(maxHeap, 5);
testPush(maxHeap, 4);
/* ヒープ頂点の要素を取得 */
/* ヒープの先頭要素を取得する */
int peek = maxHeap.top();
cout << "\nヒープ先頭要素は " << peek << endl;
cout << "\nヒープの先頭要素は " << peek << endl;
/* ヒープ頂点の要素を取り出す */
/* ヒープの先頭要素を取り出す */
testPop(maxHeap);
testPop(maxHeap);
testPop(maxHeap);
testPop(maxHeap);
testPop(maxHeap);
/* ヒープのサイズを取得 */
/* ヒープのサイズを取得する */
int size = maxHeap.size();
cout << "\nヒープ要素数は " << size << endl;
cout << "\nヒープの要素数は " << size << endl;
/* ヒープが空かどうかを判定 */
/* ヒープが空か判定 */
bool isEmpty = maxHeap.empty();
cout << "\nヒープが空かどうかは " << isEmpty << endl;
cout << "\nヒープは空か " << isEmpty << endl;
/* リストを入力してヒープを構築 */
/* リストを入力してヒープを構築する */
// 時間計算量は O(n) であり、O(nlogn) ではない
vector<int> input{1, 3, 2, 5, 4};
priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> minHeap(input.begin(), input.end());

78
ja/codes/cpp/chapter_heap/my_heap.cpp
View File

@@ -9,106 +9,106 @@
/* 最大ヒープ */
class MaxHeap {
private:
// 動的配列を使うことで、拡張を考慮せずに済む
// 動的配列を使うため、容量の拡張を考慮する必要がない
vector<int> maxHeap;
/* 左子ノードのインデックスを取得 */
/* 左の子のインデックスを取得 */
int left(int i) {
return 2 * i + 1;
}
/* 右子ノードのインデックスを取得 */
/* 右の子のインデックスを取得 */
int right(int i) {
return 2 * i + 2;
}
/* 親ノードのインデックスを取得 */
/* 親のインデックスを取得 */
int parent(int i) {
return (i - 1) / 2; // 切り捨て除算
}
/* ノード i から始めて、下から上へヒープ化 */
/* ノード i から上向きにヒープ化する */
void siftUp(int i) {
while (true) {
// ノード i の親ノードを取得
// ノード i の親ノードを取得する
int p = parent(i);
// 「根ノードを越えた」または「ノードの修復が不要」になったらヒープ化を終了
// 「根ノードを越えた」または「ノードの修復が不要」の場合、ヒープ化を終了する
if (p < 0 || maxHeap[i] <= maxHeap[p])
break;
// 2 つのノードを交換
// 2 つのノードを交換する
swap(maxHeap[i], maxHeap[p]);
// ループで下から上へヒープ化
// 上向きのヒープ化を繰り返す
i = p;
}
}
/* ノード i から始めて、上から下へヒープ化 */
/* ノード i から下向きにヒープ化する */
void siftDown(int i) {
while (true) {
// ノード i, l, r のうち値が最大のノードを ma とする
// ノード i, l, r のうち値が最大のノードを求め、ma とする
int l = left(i), r = right(i), ma = i;
if (l < size() && maxHeap[l] > maxHeap[ma])
ma = l;
if (r < size() && maxHeap[r] > maxHeap[ma])
ma = r;
// ノード i が最大、またはインデックス l, r が範囲外なら、ヒープ化は不要なので抜ける
// ノード i が最大か添字 l, r が範囲外なら、ヒープ化は不要なので終了
if (ma == i)
break;
swap(maxHeap[i], maxHeap[ma]);
// ループで上から下へヒープ化
// 下向きのヒープ化を繰り返す
i = ma;
}
}
public:
/* コンストラクタ。入力リストに基づいてヒープを構築する */
/* コンストラクタ：入力リストからヒープを構築する */
MaxHeap(vector<int> nums) {
// リスト要素をそのままヒープに追加
// リストの要素をそのままヒープに追加する
maxHeap = nums;
// 葉ノード以外のすべてのノードをヒープ化
// 葉ノード以外の全ノードをヒープ化する
for (int i = parent(size() - 1); i >= 0; i--) {
siftDown(i);
}
}
/* ヒープのサイズを取得 */
/* ヒープのサイズを取得する */
int size() {
return maxHeap.size();
}
/* ヒープが空かどうかを判定 */
/* ヒープが空か判定 */
bool isEmpty() {
return size() == 0;
}
/* ヒープ先頭要素にアクセス */
/* ヒープの先頭要素にアクセスする */
int peek() {
return maxHeap[0];
}
/* 要素をヒープに追加 */
/* ヒープに要素を挿入する */
void push(int val) {
// ノードを追加
// ノードを追加する
maxHeap.push_back(val);
// 下から上へヒープ化
// 下から上へヒープ化する
siftUp(size() - 1);
}
/* 要素をヒープから取り出す */
/* ヒープから要素を取り出す */
void pop() {
// 空判定の処理
// 空かどうかを確認する
if (isEmpty()) {
throw out_of_range("ヒープが空です");
}
// 根ノードと最も右の葉ノードを交換（先頭要素と末尾要素を交換）
// 根と最右の葉を交換（先頭要素と末尾要素を交換）
swap(maxHeap[0], maxHeap[size() - 1]);
// ノードを削除
// ノードを削除する
maxHeap.pop_back();
// 上から下へヒープ化
// 上から下へヒープ化する
siftDown(0);
}
/* ヒープ（二分木）を出力 */
/* ヒープ（二分木）を表示する*/
void print() {
cout << "ヒープの配列表現：";
printVector(maxHeap);
@@ -119,37 +119,37 @@ class MaxHeap {
}
};
/* Driver Code */
/* 実行用コード */
int main() {
/* 最大ヒープを初期化 */
/* 最大ヒープを初期化する */
vector<int> vec{9, 8, 6, 6, 7, 5, 2, 1, 4, 3, 6, 2};
MaxHeap maxHeap(vec);
cout << "\nリストを入力してヒープを構築した後" << endl;
maxHeap.print();
/* ヒープ頂点の要素を取得 */
/* ヒープの先頭要素を取得する */
int peek = maxHeap.peek();
cout << "\nヒープ先頭要素は " << peek << endl;
cout << "\nヒープの先頭要素は " << peek << endl;
/* 要素をヒープに追加 */
/* ヒープに要素を挿入する */
int val = 7;
maxHeap.push(val);
cout << "\n要素 " << val << " をヒープに追加した後" << endl;
cout << "\n要素 " << val << " をヒープに挿入した後" << endl;
maxHeap.print();
/* ヒープ頂点の要素を取り出す */
/* ヒープの先頭要素を取り出す */
peek = maxHeap.peek();
maxHeap.pop();
cout << "\nヒープの先頭要素 " << peek << " を取り出した後" << endl;
maxHeap.print();
/* ヒープのサイズを取得 */
/* ヒープのサイズを取得する */
int size = maxHeap.size();
cout << "\nヒープ要素数は " << size << endl;
cout << "\nヒープの要素数は " << size << endl;
/* ヒープが空かどうかを判定 */
/* ヒープが空か判定 */
bool isEmpty = maxHeap.isEmpty();
cout << "\nヒープが空かどうかは " << isEmpty << endl;
cout << "\nヒープは空か " << isEmpty << endl;
return 0;
}

14
ja/codes/cpp/chapter_heap/top_k.cpp
View File

@@ -6,17 +6,17 @@
#include "../utils/common.hpp"
/* ヒープに基づいて配列中の最大の k 個の要素を探す */
/* ヒープを使って配列内の大きいほうから k 個の要素を求める */
priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> topKHeap(vector<int> &nums, int k) {
// 最小ヒープを初期化
// 最小ヒープを初期化する
priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> heap;
// 配列の先頭 k 個の要素をヒープに追加
// 配列の先頭 k 個の要素をヒープに挿入する
for (int i = 0; i < k; i++) {
heap.push(nums[i]);
}
// k+1 番目の要素から開始し、ヒープ長を k に保つ
// k+1 番目の要素から始め、ヒープの長さを k に保つ
for (int i = k; i < nums.size(); i++) {
// 現在の要素がヒープ先頭より大きければ、ヒープ先頭を取り出して現在の要素を追加する
// 現在の要素がヒープの先頭要素より大きい場合、先頭要素を取り出し、現在の要素を挿入する
if (nums[i] > heap.top()) {
heap.pop();
heap.push(nums[i]);
@@ -25,13 +25,13 @@ priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> topKHeap(vector<int> &nums, int k
return heap;
}
// Driver Code
// 実行用コード
int main() {
vector<int> nums = {1, 7, 6, 3, 2};
int k = 3;
priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> res = topKHeap(nums, k);
cout << "最大の " << k << " 個の要素は: ";
cout << "大きいほうから " << k << " 個の要素： ";
printHeap(res);
return 0;