堆排序的Java程序

堆排序（Heap Sort）是一种排序算法，它是选择排序的一种。它的优点是快速、稳定，缺点是不适合于记录数较少的文件排序。堆排序是利用堆这种数据结构而设计的一种排序算法。

算法思路

堆排序算法的基本思路是：

1. 将待排序序列构造成一个大顶堆或者小顶堆
2. 将堆顶元素与末尾元素交换位置
3. 重新调整堆，使得剩下的元素依然构成一个堆
4. 重复步骤二和步骤三，直到整个序列有序

代码实现

以下是Java实现堆排序的代码：

public class HeapSort {
    public void sort(int[] arr) {
        int n = arr.length;

        // 构建大顶堆（从最后一个非叶子节点开始）
        for (int i = n / 2 - 1; i >= 0; i--)
            heapify(arr, n, i);

        // 交换堆顶元素与末尾元素，重新调整堆
        for (int i = n - 1; i >= 0; i--) {
            int temp = arr[0];
            arr[0] = arr[i];
            arr[i] = temp;

            heapify(arr, i, 0);
        }
    }

    // 调整堆，使其成为大顶堆
    void heapify(int[] arr, int n, int i) {
        int largest = i; // 初始化最大值为i（即根节点）
        int left = 2 * i + 1;
        int right = 2 * i + 2;

        // 如果左子节点大于父节点，则将最大值更新为左子节点
        if (left < n && arr[left] > arr[largest])
            largest = left;

        // 如果右子节点大于父节点，则将最大值更新为右子节点
        if (right < n && arr[right] > arr[largest])
            largest = right;

        // 如果最大值不是父节点，则交换节点，并重新调整堆
        if (largest != i) {
            int temp = arr[i];
            arr[i] = arr[largest];
            arr[largest] = temp;

            heapify(arr, n, largest);
        }
    }
}

测试样例

以下是测试堆排序算法的样例代码：

public class HeapSortTest {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {4, 1, 3, 9, 7};
        HeapSort heapSort = new HeapSort();
        heapSort.sort(arr);

        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.print(arr[i] + " ");
        }
    }
}

结果输出

运行测试样例后，会输出以下结果：

1 3 4 7 9

这表明堆排序算法已经成功地将输入数组按升序排列。