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  • Algs4-2.4.3用无/有序数组、无/有序链表实现优先队列(大堆)

    2.4.3用以下数据结构实现优先队列,支持插入元素和删除最大元素的操作:无序数组、有序数组、无序链表和链表。将你的4种实现中的每种操作在最坏情况下的运行时间上下限制成一张表格。
    图片
    1)无序数组实现优先队列大堆
    public class E2d4d3v1<Key extends Comparable<Key>>
    {
        //无序数组实现优先队列大堆
        private Key[] pq;
        private int N=0;
       
        public  E2d4d3v1(int maxN)
        { pq=(Key[]) new Comparable[maxN];}
       
        public boolean isEmpty()
        { return N==0;}
       
        public int size()
        { return N;}
       
        public void Insert(Key v)
        {
            pq[N++]=v;
          }
        public Key delMax()
        {
            int maxIndex=0;
            for (int i=0;i<N;i++)
               if(less(maxIndex,i))
                  maxIndex=i;
            Key max=pq[maxIndex];
            N--;
            exch(maxIndex,N);
            pq[N]=null;
           
            return max;
        }

        private boolean less(int i,int j)
        { return pq[i].compareTo(pq[j])<0;}
       
        private void exch(int i,int j)
        {
            Key tmp=pq[i];
            pq[i]=pq[j];
            pq[j]=tmp;
        }
       
        public static void main(String[] args)
        {
            E2d4d3v1 pq=new E2d4d3v1(3);
            pq.Insert(1);
            pq.Insert(3);
            StdOut.println(pq.delMax());
            pq.Insert(2);
            StdOut.println(pq.delMax());
            StdOut.println(pq.delMax());
        }
    }


    2)有序数组实现优先队列大堆,pq[n]存储最小元素

    public class E2d4d3v2<Key extends Comparable<Key>>
    {
        //有序数组实现优先队列大堆
        //pq[0]存储最小元素
        private Key[] pq;
        private int N=0;
       
        public  E2d4d3v2(int maxN)
        { pq=(Key[]) new Comparable[maxN];}
       
        public boolean isEmpty()
        { return N==0;}
       
        public int size()
        { return N;}
       
        public void Insert(Key v)
        {
           int i;
           for(i=N-1;i>=0 && less(v,pq[i]);i--)
               pq[i+1]=pq[i];
           pq[i+1]=v;
           N++;
          }
        public Key delMax()
        {
            Key max=pq[--N];
            pq[N]=null;
           
            return max;
        }

        private boolean less(Key v,Key w)
        { return v.compareTo(w)<0;}
       
        private void exch(int i,int j)
        {
            Key tmp=pq[i];
            pq[i]=pq[j];
            pq[j]=tmp;
        }
       
        public static void main(String[] args)
        {
           E2d4d3v2 pq=new E2d4d3v2(3);
            pq.Insert(1);
            pq.Insert(3);
            StdOut.println(pq.delMax());
            pq.Insert(2);
            StdOut.println(pq.delMax());
            StdOut.println(pq.delMax());
     
        }
    }

    3)无序链表实现优先队列大堆
    public class E2d4d3v3<Key extends Comparable<Key>>
    {
        private class Node
        {
            Key item;
            Node next;
        }
        //无序链表实现优先队列大堆
        private Node first;
        private int N=0;
       
        
        public boolean isEmpty()
        { return N==0;}
       
        public int size()
        { return N;}
       
        public void Insert(Key v)
        {
           Node Item=new Node();
           Item.item=v;
           Item.next=first;
           first=Item;
           N++;
          }
       
        public Key delMax()
        {
            Node Item=new Node();
            Item.next=first;
           
            Node maxItem=first;
            Node maxItemPrev=Item;

            while(Item.next.next!=null)
            {
              if(less(maxItem.item,Item.next.next.item))
              {
                  maxItem=Item.next.next;
                  maxItemPrev=Item.next;
              }
              Item=Item.next;
            }
           
            Key max=maxItem.item;
            maxItemPrev.next=maxItem.next;
            if(first==maxItem) first=maxItem.next;
            maxItem=null;
            N--;
            return max;
        }

        private boolean less(Key v,Key w)
        { return v.compareTo(w)<0;}
       
        public static void main(String[] args)
        {
            E2d4d3v3 pq=new E2d4d3v3();
            pq.Insert(1);
            pq.Insert(3);
            StdOut.println(pq.delMax());
            pq.Insert(2);
            StdOut.println(pq.delMax());
            StdOut.println(pq.delMax());
        }
    }

    4)有序链表实现优先队列大堆,first存储最大元素

    public class E2d4d3v4<Key extends Comparable<Key>>
    {
        private class Node
        {
            Key item;
            Node next;
        }
        //有序链表实现优先队列大堆,first存储最大元素
        private Node first;
        private int N=0;
       
        
        public boolean isEmpty()
        { return N==0;}
       
        public int size()
        { return N;}
       
        public void Insert(Key v)
        {
           Node newItem=new Node();
           newItem.item=v;
          
           Node Item=new Node();
           Item.next=first;
             
            while(Item.next!=null && less(newItem.item,Item.next.item))
                 Item=Item.next;
          
            newItem.next=Item.next;
            Item.next=newItem;
            //0节点增加新节点 或 新节点为最大时修改first
            if(first==null || first==newItem.next)   first=newItem;
            N++;
          }
       
        public Key delMax()
        {
           Node maxItem=first;
           first=first.next;
           Key max=maxItem.item;
           N--;
            return max;
        }

        private boolean less(Key v,Key w)
        { return v.compareTo(w)<0;}
       
        public static void main(String[] args)
        {
            E2d4d3v4 pq=new E2d4d3v4();
            pq.Insert(1);
            pq.Insert(3);
            StdOut.println(pq.delMax());
            pq.Insert(2);
            StdOut.println(pq.delMax());
            StdOut.println(pq.delMax());
        }
    }
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