0104 supplement

content/posts/2024/01/0104.md

@@ -305,20 +305,97 @@ private static int[] partition(int[] arr, int l, int r) {
 
 堆就是一组数字从左往右逐个填满二叉树，这就是满二叉树，也就是堆了。特殊的堆是大/小根堆，也叫优先队列。比如 React 的底层就用了小根堆，java 中的 PriorityQueue 默认也是小根堆，可以传入比较器来控制。
 
+### 节点关系
+
+- 左子节点：2\*i + 1
+- 右子节点：2\*i + 2
+- 父节点：(i - 1)/2，注意：java 中可以这么做因为 java 中 -1 / 2 == 0；js 中就可以使用绝对值和位运算来简化操作。
+
 ### 上浮和下沉
 
 上浮就是当数字一个一个进入堆中，从最后往上走，构建出大/小根堆。
 
 ```java
+/**
+ * 上浮操作：一组数，逐个插入堆中，形成大/小根堆，时间复杂度O(logn)
+ */
+public static void shiftUp(int[] arr, int index) {
+    while (arr[index] > arr[(index - 1) / 2]) {  // 子大于父 就交换 （大根堆）
+        swap(arr, index, (index - 1) / 2);
+        index = (index - 1) / 2;
+    }
+}
 
+/**
+ * 建堆，注意时间复杂度是 O(nlogn)
+ */
+int[] data = new int[]{3, 1, 2, 3, 8, 6, 6, 4, 9, 3, 7};
+for (int i = 0; i < data.length; i++) {
+    shiftUp(data, i);
+}
 ```
 
 下沉一般是在堆顶出堆后（与最后一个交换），
 
 ```java
+/**
+ * @param arr
+ * @param index
+ * @param heapSize，传size是为了方便当出堆的时候，重新建堆
+ */
+public static void shiftDown(int[] arr, int index, int heapSize) {
+    int left = 2 * index + 1;
+    while (left < heapSize) {  // 证明存在子节点
+        int largest = left + 1 < heapSize && arr[left + 1] > arr[left] ? left + 1 : left; // 左右孩子中较大的那个
+        largest = arr[largest] > arr[index] ? largest : index; // 较大的子 与 父 比更大的那个
+        if (largest == index) {
+            break;
+        }
+        swap(arr, largest, index);
+        index = largest;
+        left = 2 * index + 1;
+    }
+}
+```
 
+注意：一个数一个数加入堆中上浮的方式建堆的时间复杂度是 O(nlogn)，一般我们也可以直接对 n/2 的数据进行下沉操作来进行优化，整体时间复杂度是 `O(n)`。
+
+```java
+int[] data = new int[]{3, 1, 2, 3, 8, 6, 6, 4, 9, 3, 7};
+for (int i = data.length / 2; i >= 0; --i) {
+    shiftDown(data, i, data.length);
+}
 ```
 
+时间复杂度证明：
+
+- T(n) = n/2 \* 1 + n/4 \* 2 + n/8 \* 3 + ...
+- 2T(n) = n/2 \* 2 + n/2 \* 2 + n/4 \* 3 + ...
+
+错位相减： `T(n) = n + n/2 + n/4 + n/8 + ...`， 等比数列求和公式：sn = an。所以时间复杂度是 O(n)。
+
+### 堆排序实现
+
+有了上浮和下沉的 api，堆排序就是堆顶不断出堆的过程。（堆顶与最后一个交换，同时减少 heap 的 size，从头部 shiftDown 重新建堆）
+
+```java
+public static void heapSort(int[] arr) {
+    // 初始建堆
+    for (int i = arr.length / 2; i >= 0; --i) {
+        shiftDown(arr, i, arr.length);
+    }
+    // 进行排序
+    int heapSize = arr.length;
+    for (int i = arr.length - 1; i >= 0; --i) {
+        swap(arr, 0, i);
+        heapSize--;
+        shiftDown(arr, 0, heapSize); // 不断与最后一个数字切断连接，对0位置重新建堆；
+    }
+}
+```
+
+> 几乎有序的数组排序，可以使用堆排序
+
 ## 稳定性
 
 稳定性就是相同的数字在排序后仍然保持着相对的位置。这种特性还是比较重要的，比如对一个年级的学生，先按照成绩排序，再按照班级排序。
@@ -425,8 +502,73 @@ public static void countSort(int[] arr, int k) {
 
 ### 基数排序
 
-基数排序比基数排序的使用范围更加广一点，因为是根据每个进位来产生桶，最多也就 0-9 十个桶。
+基数排序比计数排序的使用范围更加广一点，因为是根据每个进位来产生桶，最多也就 0-9 十个桶。
+
+相对于计数排序，根据进位，多次入桶。
 
 ```java
+public static void main(String[] args) {
+    // 这个数据的范围就是 0 ～ 13
+    int[] data = new int[]{4, 5, 1, 8, 13, 0, 9, 200};
+    int maxBit = maxBit(data);
+    radixSort(data, 0, data.length - 1, maxBit);
+    System.out.println(Arrays.toString(data));
+}
+/**
+ * 基数排序
+ */
+public static void radixSort(int[] arr, int l, int r, int maxBit) {
+    final int radix = 10; // 基数 0 ～ 9 一共10位
+    int i = 0, j = 0;
+    int[] bucket = new int[r - l + 1]; // 桶的大小和原数组一样大小
+    for (int d = 0; d < maxBit; d++) {  // 对每个进行进行单独遍历入桶、出桶
+        int[] count = new int[radix];
+        // 进行基数统计
+        for (i = l; i <= r; i++) {
+            j = getDigit(arr[i], d);
+            count[j]++;
+        }
+        // 求前缀和
+        for (i = 1; i < count.length; i++) {
+            count[i] += count[i - 1];
+        }
+        // 从右向左遍历原数组，根据前缀和找到它对应的位置，入桶
+        for (i = r; i >= l; --i) {
+            j = getDigit(arr[i], d);
+            bucket[count[j] - 1] = arr[i];
+            count[j]--;
+        }
+        // 出桶还原到原数组
+        for (i = l, j = 0; i <= r; i++, j++) {
+            arr[i] = bucket[j];
+        }
+    }
+}
 
+/**
+ * 找到最大数有多少位
+ */
+public static int maxBit(int[] arr) {
+    int max = Integer.MIN_VALUE;
+    for (int digit : arr) {
+        max = Math.max(max, digit);
+    }
+    int bit = 0;
+    while (max != 0) {
+        bit++;
+        max = max / 10;
+    }
+    return bit;
+}
+
+/**
+ * 取出数x进位d上的数字
+ *
+ * @param x；
+ * @param d
+ * @return
+ */
+public static int getDigit(int x, int d) {
+    return (x / (int) Math.pow(10, d)) % 10;
+}
 ```

content/posts/algorithm/必须掌握的排序算法.md

@@ -249,6 +249,29 @@ function heapify(arr, i, size) {
 }
 ```
 
+2024/01/08 更新：最好还是不要用递归的方式下沉吧
+
+```java
+/**
+ * @param arr
+ * @param index
+ * @param heapSize，传size是为了方便当出堆的时候，重新建堆
+ */
+public static void shiftDown(int[] arr, int index, int heapSize) {
+    int left = 2 * index + 1;
+    while (left < heapSize) {  // 证明存在子节点
+        int largest = left + 1 < heapSize && arr[left + 1] > arr[left] ? left + 1 : left; // 左右孩子中较大的那个
+        largest = arr[largest] > arr[index] ? largest : index; // 较大的子 与 父 比更大的那个
+        if (largest == index) {
+            break;
+        }
+        swap(arr, largest, index);
+        index = largest;
+        left = 2 * index + 1;
+    }
+}
+```
+
 ## 非比较排序
 
 非比较排序的主要思想就是利用空间换时间，因此一般都会有使用前提条件。