PHP はヒープ ソート アルゴリズムを実装します (コード例)

#コンピュータ サイエンスにおけるヒープソート (1964 年に J. W. J. Williams によって発明) は、比較ベースの並べ替えアルゴリズムです。 Heapsort (ヒープソート) は、選択ソートを改良したものと考えることができます。このアルゴリズムと同様に、入力を ソート済み領域 と 未ソート領域 に分割し、最大の要素を抽出して移動します。ソートされていない領域をインタラクティブに縮小するには、ソート済み領域に移動します。改善点には、最大値を見つけるために線形時間検索の代わりにヒープ データ構造を使用することが含まれます。

実際には、ほとんどのマシンで適切に実装されたクイックソートよりも実行速度が少し遅くなりますが、実行時間が O(最悪の場合 log n) であるという利点があります。のほうが有利です。ヒープ ソートはインプレース ソート アルゴリズムですが、安定したソートではありません。

ヒープソート アルゴリズムは、ランダムに配置された値のセットを並べ替えます。アルゴリズムの最初のフェーズでは、ヒープのプロパティを満たすように配列要素が並べ替えられます。実際のソートに進む前に、説明のためにヒープ ツリー構造を簡単に示します。

PHP ヒープ ソート アルゴリズムのアイデアの概略図:

#PHP ヒープ ソート実装コードは次のとおりです:

<?php
class Node
{
    private $_i;

    public function __construct($key)
    {
        $this->_i = $key;
    }

    public function getKey()
    {
        return $this->_i;
    }
}

class Heap
{
    private $heap_Array;
    private $_current_Size;

    public function __construct()
    {
        $heap_Array = array();
        $this->_current_Size = 0;
    }

 
    public function remove()
    {
        $root = $this->heap_Array[0];
        
        $this->heap_Array[0] = $this->heap_Array[--$this->_current_Size];
        $this->bubbleDown(0);
        return $root;
    }

   
    public function bubbleDown($index)
    {
        $larger_Child = null;
        $top = $this->heap_Array[$index]; 
        while ($index < (int)($this->_current_Size/2)) { 
            $leftChild = 2 * $index + 1;
            $rightChild = $leftChild + 1;

          
            if ($rightChild < $this->_current_Size
                && $this->heap_Array[$leftChild] < $this->heap_Array[$rightChild]) 
            {
                $larger_Child = $rightChild;
            } else {
                $larger_Child = $leftChild;
            }

            if ($top->getKey() >= $this->heap_Array[$larger_Child]->getKey()) {
                break;
            }

            
            $this->heap_Array[$index] = $this->heap_Array[$larger_Child];
            $index = $larger_Child;
        }

        $this->heap_Array[$index] = $top;
    }

    public function insertAt($index, Node $newNode)
    {
        $this->heap_Array[$index] = $newNode;
    }

    public function incrementSize()
    {
        $this->_current_Size++;
    }

    public function getSize()
    {
        return $this->_current_Size;
    }

    public function asArray()
    {
        $arr = array();
        for ($j = 0; $j < sizeof($this->heap_Array); $j++) {
            $arr[] = $this->heap_Array[$j]->getKey();
        }

        return $arr;
    }
}

function heapsort(Heap $Heap)
{
    $size = $Heap->getSize();
    
    for ($j = (int)($size/2) - 1; $j >= 0; $j--)
    {
        $Heap->bubbleDown($j);
    }
   
    for ($j = $size-1; $j >= 0; $j--) {
        $BiggestNode = $Heap->remove();
    
        $Heap->insertAt($j, $BiggestNode);
    }

    return $Heap->asArray();
}

$arr = array(3, 0, 2, 5, -1, 4, 1);
echo "原始数组 : ";
echo implode(&#39;, &#39;,$arr );
$Heap = new Heap();
foreach ($arr as $key => $val) {
    $Node = new Node($val);
    $Heap->insertAt($key, $Node);
    $Heap->incrementSize();
}
$result = heapsort($Heap);
echo "\n排序后数组 : ";
echo implode(&#39;, &#39;,$result)."\n";

出力:

原始数组 : 3, 0, 2, 5, -1, 4, 1 
排序后数组 : -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5

この記事は、PHP ヒープ ソートの概要です。困っている友人のお役に立てれば幸いです。

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