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Yudong Jin
2026-03-30 07:30:15 +08:00
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@@ -11,32 +11,32 @@ import java.util.*;
/* 最大ヒープ */
class MaxHeap {
// リサイズの必要性を避けるため、配列の代わりにリストを使用
// 配列ではなくリストを使うことで、拡張を考慮する必要がない
private List<Integer> maxHeap;
/* コンストラクタ入力リストに基づいてヒープを構築 */
/* 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 */
public MaxHeap(List<Integer> nums) {
// すべてのリスト要素をヒープに追加
// リスト要素をそのままヒープに追加
maxHeap = new ArrayList<>(nums);
// 葉を除くすべてのノードをヒープ化
// 葉ノード以外のすべてのノードをヒープ化
for (int i = parent(size() - 1); i >= 0; i--) {
siftDown(i);
}
}
/* 左子ノードのインデックスを取得 */
/* 左子ノードのインデックスを取得 */
private int left(int i) {
return 2 * i + 1;
}
/* 右子ノードのインデックスを取得 */
/* 右子ノードのインデックスを取得 */
private int right(int i) {
return 2 * i + 2;
}
/* 親ノードのインデックスを取得 */
private int parent(int i) {
return (i - 1) / 2; // 整数除算で切り下げ
return (i - 1) / 2; // 切り捨て除算
}
/* 要素を交換 */
@@ -56,12 +56,12 @@ class MaxHeap {
return size() == 0;
}
/* ヒープ先頭要素にアクセス */
/* ヒープ先頭要素にアクセス */
public int peek() {
return maxHeap.get(0);
}
/* 要素をヒープにプッシュ */
/* 要素をヒープに追加 */
public void push(int val) {
// ノードを追加
maxHeap.add(val);
@@ -69,51 +69,51 @@ class MaxHeap {
siftUp(size() - 1);
}
/* ノード i から上向きにヒープ化を開始 */
/* ノード i から始めて、下から上へヒープ化 */
private void siftUp(int i) {
while (true) {
// ノード i の親ノードを取得
int p = parent(i);
// 「根ノードを越え」または「ノード修復不要」の場合、ヒープ化を終了
// 「根ノードを越え」または「ノード修復不要」になったらヒープ化を終了
if (p < 0 || maxHeap.get(i) <= maxHeap.get(p))
break;
// 2つのードを交換
// 2 つのノードを交換
swap(i, p);
// 上向きにヒープ化をループ
// ループで下から上へヒープ化
i = p;
}
}
/* 要素ヒープから退出 */
/* 要素ヒープから取り出す */
public int pop() {
// 空の処理
// 空判定の処理
if (isEmpty())
throw new IndexOutOfBoundsException();
// 根ノード最も右の葉ノード交換(最初の要素を最後の要素交換)
// 根ノード最も右の葉ノード交換(先頭要素と末尾要素交換)
swap(0, size() - 1);
// ノードを削除
int val = maxHeap.remove(size() - 1);
// 上から下へヒープ化
siftDown(0);
// ヒープ先頭要素を返す
// ヒープ先頭要素を返す
return val;
}
/* ノード i から下向きにヒープ化を開始 */
/* ノード i から始めて、上から下へヒープ化 */
private void siftDown(int i) {
while (true) {
// i、l、r の中で最大のノードを決定し、ma とする
// ノード i, l, r のうち値が最大のノードを ma とする
int l = left(i), r = right(i), ma = i;
if (l < size() && maxHeap.get(l) > maxHeap.get(ma))
ma = l;
if (r < size() && maxHeap.get(r) > maxHeap.get(ma))
ma = r;
// ノード i が最大の場合、またはインデックス lr が範囲外の場合、さらなるヒープ化は不要、終了
// 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
if (ma == i)
break;
// 2つのードを交換
// 2 つのノードを交換
swap(i, ma);
// 下向きにヒープ化をループ
// ループで上から下へヒープ化
i = ma;
}
}
@@ -130,22 +130,22 @@ public class my_heap {
public static void main(String[] args) {
/* 最大ヒープを初期化 */
MaxHeap maxHeap = new MaxHeap(Arrays.asList(9, 8, 6, 6, 7, 5, 2, 1, 4, 3, 6, 2));
System.out.println("\nリストを入力してヒープを構築");
System.out.println("\nリストを入力してヒープを構築した後");
maxHeap.print();
/* ヒープの先頭要素にアクセス */
/* ヒープ頂点の要素を取得 */
int peek = maxHeap.peek();
System.out.format("\nヒープの先頭要素は %d\n", peek);
System.out.format("\nヒープトップ要素は %d\n", peek);
/* 要素をヒープにプッシュ */
/* 要素をヒープに追加 */
int val = 7;
maxHeap.push(val);
System.out.format("\n要素 %d をヒープに追加後\n", val);
System.out.format("\n要素 %d をヒープに追加した\n", val);
maxHeap.print();
/* ヒープの先頭要素をポップ */
/* ヒープ頂点の要素を取り出す */
peek = maxHeap.pop();
System.out.format("\n先頭要素 %d をヒープから削除\n", peek);
System.out.format("\nヒープトップ要素 %d を取り出した\n", peek);
maxHeap.print();
/* ヒープのサイズを取得 */
@@ -154,6 +154,6 @@ public class my_heap {
/* ヒープが空かどうかを判定 */
boolean isEmpty = maxHeap.isEmpty();
System.out.format("\nヒープは空ですか %b\n", isEmpty);
System.out.format("\nヒープが空かどうかは %b\n", isEmpty);
}
}
}