**Table of Contents** *generated with [DocToc](https://github.com/thlorenz/doctoc)* - [栈](#%E6%A0%88) - [概念](#%E6%A6%82%E5%BF%B5) - [实现](#%E5%AE%9E%E7%8E%B0) - [应用](#%E5%BA%94%E7%94%A8) - [队列](#%E9%98%9F%E5%88%97) - [概念](#%E6%A6%82%E5%BF%B5-1) - [实现](#%E5%AE%9E%E7%8E%B0-1) - [单链队列](#%E5%8D%95%E9%93%BE%E9%98%9F%E5%88%97) - [循环队列](#%E5%BE%AA%E7%8E%AF%E9%98%9F%E5%88%97) - [链表](#%E9%93%BE%E8%A1%A8) - [概念](#%E6%A6%82%E5%BF%B5-2) - [实现](#%E5%AE%9E%E7%8E%B0-2) - [树](#%E6%A0%91) - [二叉树](#%E4%BA%8C%E5%8F%89%E6%A0%91) - [二分搜索树](#%E4%BA%8C%E5%88%86%E6%90%9C%E7%B4%A2%E6%A0%91) - [实现](#%E5%AE%9E%E7%8E%B0-3) - [AVL 树](#avl-%E6%A0%91) - [概念](#%E6%A6%82%E5%BF%B5-3) - [实现](#%E5%AE%9E%E7%8E%B0-4) - [Trie](#trie) - [概念](#%E6%A6%82%E5%BF%B5-4) - [实现](#%E5%AE%9E%E7%8E%B0-5) - [并查集](#%E5%B9%B6%E6%9F%A5%E9%9B%86) - [概念](#%E6%A6%82%E5%BF%B5-5) - [实现](#%E5%AE%9E%E7%8E%B0-6) - [堆](#%E5%A0%86) - [概念](#%E6%A6%82%E5%BF%B5-6) - [实现大根堆](#%E5%AE%9E%E7%8E%B0%E5%A4%A7%E6%A0%B9%E5%A0%86) # 栈 ## 概念 栈是一个线性结构,在计算机中是一个相当常见的数据结构。 栈的特点是只能在某一端添加或删除数据,遵循先进后出的原则 ![](https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/5/20/1637b785d2d68735?w=640&h=460&f=png&s=6932) ## 实现 每种数据结构都可以用很多种方式来实现,其实可以把栈看成是数组的一个子集,所以这里使用数组来实现 ```js class Stack { constructor() { this.stack = [] } push(item) { this.stack.push(item) } pop() { this.stack.pop() } peek() { return this.stack[this.getCount() - 1] } getCount() { return this.stack.length } isEmpty() { return this.getCount() === 0 } } ``` ## 应用 选取了 [LeetCode 上序号为 20 的题目](https://leetcode.com/problems/valid-parentheses/submissions/1) 题意是匹配括号,可以通过栈的特性来完成这道题目 ```js var isValid = function (s) { let map = { '(': -1, ')': 1, '[': -2, ']': 2, '{': -3, '}': 3 } let stack = [] for (let i = 0; i < s.length; i++) { if (map[s[i]] < 0) { stack.push(s[i]) } else { let last = stack.pop() if (map[last] + map[s[i]] != 0) return false } } if (stack.length > 0) return false return true }; ``` # 队列 ## 概念 队列一个线性结构,特点是在某一端添加数据,在另一端删除数据,遵循先进先出的原则。 ![](https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/5/20/1637cba2a6155793?w=640&h=419&f=png&s=15737) ## 实现 这里会讲解两种实现队列的方式,分别是单链队列和循环队列。 ### 单链队列 ```js class Queue { constructor() { this.queue = [] } enQueue(item) { this.queue.push(item) } deQueue() { return this.queue.shift() } getHeader() { return this.queue[0] } getLength() { return this.queue.length } isEmpty() { return this.getLength() === 0 } } ``` 因为单链队列在出队操作的时候需要 O(n) 的时间复杂度,所以引入了循环队列。循环队列的出队操作平均是 O(1) 的时间复杂度。 ## 循环队列 ```js class SqQueue { constructor(length) { this.queue = new Array(length + 1) // 队头 this.first = 0 // 队尾 this.last = 0 // 当前队列大小 this.size = 0 } enQueue(item) { // 判断队尾 + 1 是否为队头 // 如果是就代表需要扩容数组 // % this.queue.length 是为了防止数组越界 if (this.first === (this.last + 1) % this.queue.length) { this.resize(this.getLength() * 2 + 1) } this.queue[this.last] = item this.size++ this.last = (this.last + 1) % this.queue.length } deQueue() { if (this.isEmpty()) { throw Error('Queue is empty') } let r = this.queue[this.first] this.queue[this.first] = null this.first = (this.first + 1) % this.queue.length this.size-- // 判断当前队列大小是否过小 // 为了保证不浪费空间,在队列空间等于总长度四分之一时 // 且不为 2 时缩小总长度为当前的一半 if (this.size === this.getLength() / 4 && this.getLength() / 2 !== 0) { this.resize(this.getLength() / 2) } return r } getHeader() { if (this.isEmpty()) { throw Error('Queue is empty') } return this.queue[this.first] } getLength() { return this.queue.length - 1 } isEmpty() { return this.first === this.last } resize(length) { let q = new Array(length) for (let i = 0; i < length; i++) { q[i] = this.queue[(i + this.first) % this.queue.length] } this.queue = q this.first = 0 this.last = this.size } } ``` # 链表 ## 概念 链表是一个线性结构,同时也是一个天然的递归结构。链表结构可以充分利用计算机内存空间,实现灵活的内存动态管理。但是链表失去了数组随机读取的优点,同时链表由于增加了结点的指针域,空间开销比较大。 ![](https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/5/22/16388487759b1152?w=1060&h=178&f=png&s=20820) ## 实现 单向链表 ```javascript class Node { constructor(v, next) { this.value = v this.next = next } } class LinkList { constructor() { // 链表长度 this.size = 0 // 虚拟头部 this.dummyNode = new Node(null, null) } find(header, index, currentIndex) { if (index === currentIndex) return header return this.find(header.next, index, currentIndex + 1) } addNode(v, index) { this.checkIndex(index) // 当往链表末尾插入时,prev.next 为空 // 其他情况时,因为要插入节点,所以插入的节点 // 的 next 应该是 prev.next // 然后设置 prev.next 为插入的节点 let prev = this.find(this.dummyNode, index, 0) prev.next = new Node(v, prev.next) this.size++ return prev.next } insertNode(v, index) { return this.addNode(v, index) } addToFirst(v) { return this.addNode(v, 0) } addToLast(v) { return this.addNode(v, this.size) } removeNode(index, isLast) { this.checkIndex(index) index = isLast ? index - 1 : index let prev = this.find(this.dummyNode, index, 0) let node = prev.next prev.next = node.next node.next = null this.size-- return node } removeFirstNode() { return this.removeNode(0) } removeLastNode() { return this.removeNode(this.size, true) } checkIndex(index) { if (index < 0 || index > this.size) throw Error('Index error') } getNode(index) { this.checkIndex(index) if (this.isEmpty()) return return this.find(this.dummyNode, index, 0).next } isEmpty() { return this.size === 0 } getSize() { return this.size } } ``` # 树 ## 二叉树 树拥有很多种结构,二叉树是树中最常用的结构,同时也是一个天然的递归结构。 二叉树拥有一个根节点,每个节点至多拥有两个子节点,分别为:左节点和右节点。树的最底部节点称之为叶节点,当一颗树的叶数量数量为满时,该树可以称之为满二叉树。 ![](https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/5/22/163884f74c9f4e4d?w=320&h=267&f=png&s=11622) ## 二分搜索树 二分搜索树也是二叉树,拥有二叉树的特性。但是区别在于二分搜索树每个节点的值都比他的左子树的值大,比右子树的值小。 这种存储方式很适合于数据搜索。如下图所示,当需要查找 6 的时候,因为需要查找的值比根节点的值大,所以只需要在根节点的右子树上寻找,大大提高了搜索效率。 ![](https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/5/22/1638850ba7458208?w=596&h=485&f=png&s=36796) ### 实现 ```js class Node { constructor(value) { this.value = value this.left = null this.right = null } } class BST { constructor() { this.root = null this.size = 0 } getSize() { return this.size } isEmpty() { return this.size === 0 } addNode(v) { this.root = this._addChild(this.root, v) } // 添加节点时,需要比较添加的节点值和当前 // 节点值的大小 _addChild(node, v) { if (!node) { this.size++ return new Node(v) } if (node.value > v) { node.left = this._addChild(node.left, v) } else if (node.value < v) { node.right = this._addChild(node.right, v) } return node } } ``` 以上是最基本的二分搜索树实现,接下来实现树的遍历。 对于树的遍历来说,有三种遍历方法,分别是先序遍历、中序遍历、后序遍历。三种遍历的区别在于何时访问节点。在遍历树的过程中,每个节点都会遍历三次,分别是遍历到自己,遍历左子树和遍历右子树。如果需要实现先序遍历,那么只需要第一次遍历到节点时进行操作即可。 以下都是递归实现,如果你想学习非递归实现,可以 [点击这里阅读](../Algorithm/algorithm-ch.md#%E9%9D%9E%E9%80%92%E5%BD%92%E5%AE%9E%E7%8E%B0) ```js // 先序遍历可用于打印树的结构 // 先序遍历先访问根节点,然后访问左节点,最后访问右节点。 preTraversal() { this._pre(this.root) } _pre(node) { if (node) { console.log(node.value) this._pre(node.left) this._pre(node.right) } } // 中序遍历可用于排序 // 对于 BST 来说,中序遍历可以实现一次遍历就 // 得到有序的值 // 中序遍历表示先访问左节点,然后访问根节点,最后访问右节点。 midTraversal() { this._mid(this.root) } _mid(node) { if (node) { this._mid(node.left) console.log(node.value) this._mid(node.right) } } // 后序遍历可用于先操作子节点 // 再操作父节点的场景 // 后序遍历表示先访问左节点,然后访问右节点,最后访问根节点。 backTraversal() { this._back(this.root) } _back(node) { if (node) { this._back(node.left) this._back(node.right) console.log(node.value) } } ``` 以上的这几种遍历都可以称之为深度遍历,对应的还有种遍历叫做广度遍历,也就是一层层地遍历树。对于广度遍历来说,我们需要利用之前讲过的队列结构来完成。 ```js breadthTraversal() { if (!this.root) return null let q = new Queue() // 将根节点入队 q.enQueue(this.root) // 循环判断队列是否为空,为空 // 代表树遍历完毕 while (!q.isEmpty()) { // 将队首出队,判断是否有左右子树 // 有的话,就先左后右入队 let n = q.deQueue() console.log(n.value) if (n.left) q.enQueue(n.left) if (n.right) q.enQueue(n.right) } } ``` 接下来先介绍如何在树中寻找最小值或最大数。因为二分搜索树的特性,所以最小值一定在根节点的最左边,最大值相反 ```js getMin() { return this._getMin(this.root).value } _getMin(node) { if (!node.left) return node return this._getMin(node.left) } getMax() { return this._getMax(this.root).value } _getMax(node) { if (!node.right) return node return this._getMin(node.right) } ``` **向上取整和向下取整**,这两个操作是相反的,所以代码也是类似的,这里只介绍如何向下取整。既然是向下取整,那么根据二分搜索树的特性,值一定在根节点的左侧。只需要一直遍历左子树直到当前节点的值不再大于等于需要的值,然后判断节点是否还拥有右子树。如果有的话,继续上面的递归判断。 ```js floor(v) { let node = this._floor(this.root, v) return node ? node.value : null } _floor(node, v) { if (!node) return null if (node.value === v) return v // 如果当前节点值还比需要的值大,就继续递归 if (node.value > v) { return this._floor(node.left, v) } // 判断当前节点是否拥有右子树 let right = this._floor(node.right, v) if (right) return right return node } ``` **排名**,这是用于获取给定值的排名或者排名第几的节点的值,这两个操作也是相反的,所以这个只介绍如何获取排名第几的节点的值。对于这个操作而言,我们需要略微的改造点代码,让每个节点拥有一个 `size` 属性。该属性表示该节点下有多少子节点(包含自身)。 ```js class Node { constructor(value) { this.value = value this.left = null this.right = null // 修改代码 this.size = 1 } } // 新增代码 _getSize(node) { return node ? node.size : 0 } _addChild(node, v) { if (!node) { return new Node(v) } if (node.value > v) { // 修改代码 node.size++ node.left = this._addChild(node.left, v) } else if (node.value < v) { // 修改代码 node.size++ node.right = this._addChild(node.right, v) } return node } select(k) { let node = this._select(this.root, k) return node ? node.value : null } _select(node, k) { if (!node) return null // 先获取左子树下有几个节点 let size = node.left ? node.left.size : 0 // 判断 size 是否大于 k // 如果大于 k,代表所需要的节点在左节点 if (size > k) return this._select(node.left, k) // 如果小于 k,代表所需要的节点在右节点 // 注意这里需要重新计算 k,减去根节点除了右子树的节点数量 if (size < k) return this._select(node.right, k - size - 1) return node } ``` 接下来讲解的是二分搜索树中最难实现的部分:删除节点。因为对于删除节点来说,会存在以下几种情况 - 需要删除的节点没有子树 - 需要删除的节点只有一条子树 - 需要删除的节点有左右两条树 对于前两种情况很好解决,但是第三种情况就有难度了,所以先来实现相对简单的操作:删除最小节点,对于删除最小节点来说,是不存在第三种情况的,删除最大节点操作是和删除最小节点相反的,所以这里也就不再赘述。 ```js delectMin() { this.root = this._delectMin(this.root) console.log(this.root) } _delectMin(node) { // 一直递归左子树 // 如果左子树为空,就判断节点是否拥有右子树 // 有右子树的话就把需要删除的节点替换为右子树 if ((node != null) & !node.left) return node.right node.left = this._delectMin(node.left) // 最后需要重新维护下节点的 `size` node.size = this._getSize(node.left) + this._getSize(node.right) + 1 return node } ``` 最后讲解的就是如何删除任意节点了。对于这个操作,T.Hibbard 在 1962 年提出了解决这个难题的办法,也就是如何解决第三种情况。 当遇到这种情况时,需要取出当前节点的后继节点(也就是当前节点右子树的最小节点)来替换需要删除的节点。然后将需要删除节点的左子树赋值给后继结点,右子树删除后继结点后赋值给他。 你如果对于这个解决办法有疑问的话,可以这样考虑。因为二分搜索树的特性,父节点一定比所有左子节点大,比所有右子节点小。那么当需要删除父节点时,势必需要拿出一个比父节点大的节点来替换父节点。这个节点肯定不存在于左子树,必然存在于右子树。然后又需要保持父节点都是比右子节点小的,那么就可以取出右子树中最小的那个节点来替换父节点。 ```js delect(v) { this.root = this._delect(this.root, v) } _delect(node, v) { if (!node) return null // 寻找的节点比当前节点小,去左子树找 if (node.value < v) { node.right = this._delect(node.right, v) } else if (node.value > v) { // 寻找的节点比当前节点大,去右子树找 node.left = this._delect(node.left, v) } else { // 进入这个条件说明已经找到节点 // 先判断节点是否拥有拥有左右子树中的一个 // 是的话,将子树返回出去,这里和 `_delectMin` 的操作一样 if (!node.left) return node.right if (!node.right) return node.left // 进入这里,代表节点拥有左右子树 // 先取出当前节点的后继结点,也就是取当前节点右子树的最小值 let min = this._getMin(node.right) // 取出最小值后,删除最小值 // 然后把删除节点后的子树赋值给最小值节点 min.right = this._delectMin(node.right) // 左子树不动 min.left = node.left node = min } // 维护 size node.size = this._getSize(node.left) + this._getSize(node.right) + 1 return node } ``` ## AVL 树 ### 概念 二分搜索树实际在业务中是受到限制的,因为并不是严格的 O(logN),在极端情况下会退化成链表,比如加入一组升序的数字就会造成这种情况。 AVL 树改进了二分搜索树,在 AVL 树中任意节点的左右子树的高度差都不大于 1,这样保证了时间复杂度是严格的 O(logN)。基于此,对 AVL 树增加或删除节点时可能需要旋转树来达到高度的平衡。 ### 实现 因为 AVL 树是改进了二分搜索树,所以部分代码是于二分搜索树重复的,对于重复内容不作再次解析。 对于 AVL 树来说,添加节点会有四种情况 ![](https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/6/23/1642cc145a0cfb26?w=800&h=566&f=png&s=73573) 对于左左情况来说,新增加的节点位于节点 2 的左侧,这时树已经不平衡,需要旋转。因为搜索树的特性,节点比左节点大,比右节点小,所以旋转以后也要实现这个特性。 旋转之前:new < 2 < C < 3 < B < 5 < A,右旋之后节点 3 为根节点,这时候需要将节点 3 的右节点加到节点 5 的左边,最后还需要更新节点的高度。 对于右右情况来说,相反于左左情况,所以不再赘述。 对于左右情况来说,新增加的节点位于节点 4 的右侧。对于这种情况,需要通过两次旋转来达到目的。 首先对节点的左节点左旋,这时树满足左左的情况,再对节点进行一次右旋就可以达到目的。 ```js class Node { constructor(value) { this.value = value this.left = null this.right = null this.height = 1 } } class AVL { constructor() { this.root = null } addNode(v) { this.root = this._addChild(this.root, v) } _addChild(node, v) { if (!node) { return new Node(v) } if (node.value > v) { node.left = this._addChild(node.left, v) } else if (node.value < v) { node.right = this._addChild(node.right, v) } else { node.value = v } node.height = 1 + Math.max(this._getHeight(node.left), this._getHeight(node.right)) let factor = this._getBalanceFactor(node) // 当需要右旋时,根节点的左树一定比右树高度高 if (factor > 1 && this._getBalanceFactor(node.left) >= 0) { return this._rightRotate(node) } // 当需要左旋时,根节点的左树一定比右树高度矮 if (factor < -1 && this._getBalanceFactor(node.right) <= 0) { return this._leftRotate(node) } // 左右情况 // 节点的左树比右树高,且节点的左树的右树比节点的左树的左树高 if (factor > 1 && this._getBalanceFactor(node.left) < 0) { node.left = this._leftRotate(node.left) return this._rightRotate(node) } // 右左情况 // 节点的左树比右树矮,且节点的右树的右树比节点的右树的左树矮 if (factor < -1 && this._getBalanceFactor(node.right) > 0) { node.right = this._rightRotate(node.right) return this._leftRotate(node) } return node } _getHeight(node) { if (!node) return 0 return node.height } _getBalanceFactor(node) { return this._getHeight(node.left) - this._getHeight(node.right) } // 节点右旋 // 5 2 // / \ / \ // 2 6 ==> 1 5 // / \ / / \ // 1 3 new 3 6 // / // new _rightRotate(node) { // 旋转后新根节点 let newRoot = node.left // 需要移动的节点 let moveNode = newRoot.right // 节点 2 的右节点改为节点 5 newRoot.right = node // 节点 5 左节点改为节点 3 node.left = moveNode // 更新树的高度 node.height = 1 + Math.max(this._getHeight(node.left), this._getHeight(node.right)) newRoot.height = 1 + Math.max(this._getHeight(newRoot.left), this._getHeight(newRoot.right)) return newRoot } // 节点左旋 // 4 6 // / \ / \ // 2 6 ==> 4 7 // / \ / \ \ // 5 7 2 5 new // \ // new _leftRotate(node) { // 旋转后新根节点 let newRoot = node.right // 需要移动的节点 let moveNode = newRoot.left // 节点 6 的左节点改为节点 4 newRoot.left = node // 节点 4 右节点改为节点 5 node.right = moveNode // 更新树的高度 node.height = 1 + Math.max(this._getHeight(node.left), this._getHeight(node.right)) newRoot.height = 1 + Math.max(this._getHeight(newRoot.left), this._getHeight(newRoot.right)) return newRoot } } ``` # Trie ## 概念 在计算机科学,**trie**,又称**前缀树**或**字典树**,是一种有序树,用于保存关联数组,其中的键通常是字符串。 简单点来说,这个结构的作用大多是为了方便搜索字符串,该树有以下几个特点 - 根节点代表空字符串,每个节点都有 N(假如搜索英文字符,就有 26 条) 条链接,每条链接代表一个字符 - 节点不存储字符,只有路径才存储,这点和其他的树结构不同 - 从根节点开始到任意一个节点,将沿途经过的字符连接起来就是该节点对应的字符串 ![](https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/6/9/163e1d2f6cec3348?w=640&h=600&f=png&s=48344)、 ## 实现 总得来说 Trie 的实现相比别的树结构来说简单的很多,实现就以搜索英文字符为例。 ```js class TrieNode { constructor() { // 代表每个字符经过节点的次数 this.path = 0 // 代表到该节点的字符串有几个 this.end = 0 // 链接 this.next = new Array(26).fill(null) } } class Trie { constructor() { // 根节点,代表空字符 this.root = new TrieNode() } // 插入字符串 insert(str) { if (!str) return let node = this.root for (let i = 0; i < str.length; i++) { // 获得字符先对应的索引 let index = str[i].charCodeAt() - 'a'.charCodeAt() // 如果索引对应没有值,就创建 if (!node.next[index]) { node.next[index] = new TrieNode() } node.path += 1 node = node.next[index] } node.end += 1 } // 搜索字符串出现的次数 search(str) { if (!str) return let node = this.root for (let i = 0; i < str.length; i++) { let index = str[i].charCodeAt() - 'a'.charCodeAt() // 如果索引对应没有值,代表没有需要搜素的字符串 if (!node.next[index]) { return 0 } node = node.next[index] } return node.end } // 删除字符串 delete(str) { if (!this.search(str)) return let node = this.root for (let i = 0; i < str.length; i++) { let index = str[i].charCodeAt() - 'a'.charCodeAt() // 如果索引对应的节点的 Path 为 0,代表经过该节点的字符串 // 已经一个,直接删除即可 if (--node.next[index].path == 0) { node.next[index] = null return } node = node.next[index] } node.end -= 1 } } ``` # 并查集 ## 概念 并查集是一种特殊的树结构,用于处理一些不交集的合并及查询问题。该结构中每个节点都有一个父节点,如果只有当前一个节点,那么该节点的父节点指向自己。 这个结构中有两个重要的操作,分别是: - Find:确定元素属于哪一个子集。它可以被用来确定两个元素是否属于同一子集。 - Union:将两个子集合并成同一个集合。 ![](https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/6/9/163e45b56fd25172?w=421&h=209&f=png&s=26545) ## 实现 ```js class DisjointSet { // 初始化样本 constructor(count) { // 初始化时,每个节点的父节点都是自己 this.parent = new Array(count) // 用于记录树的深度,优化搜索复杂度 this.rank = new Array(count) for (let i = 0; i < count; i++) { this.parent[i] = i this.rank[i] = 1 } } find(p) { // 寻找当前节点的父节点是否为自己,不是的话表示还没找到 // 开始进行路径压缩优化 // 假设当前节点父节点为 A // 将当前节点挂载到 A 节点的父节点上,达到压缩深度的目的 while (p != this.parent[p]) { this.parent[p] = this.parent[this.parent[p]] p = this.parent[p] } return p } isConnected(p, q) { return this.find(p) === this.find(q) } // 合并 union(p, q) { // 找到两个数字的父节点 let i = this.find(p) let j = this.find(q) if (i === j) return // 判断两棵树的深度,深度小的加到深度大的树下面 // 如果两棵树深度相等,那就无所谓怎么加 if (this.rank[i] < this.rank[j]) { this.parent[i] = j } else if (this.rank[i] > this.rank[j]) { this.parent[j] = i } else { this.parent[i] = j this.rank[j] += 1 } } } ``` # 堆 ## 概念 堆通常是一个可以被看做一棵树的数组对象。 堆的实现通过构造**二叉堆**,实为二叉树的一种。这种数据结构具有以下性质。 - 任意节点小于(或大于)它的所有子节点 - 堆总是一棵完全树。即除了最底层,其他层的节点都被元素填满,且最底层从左到右填入。 将根节点最大的堆叫做**最大堆**或**大根堆**,根节点最小的堆叫做**最小堆**或**小根堆**。 优先队列也完全可以用堆来实现,操作是一模一样的。 ## 实现大根堆 堆的每个节点的左边子节点索引是 `i * 2 + 1`,右边是 `i * 2 + 2`,父节点是 `(i - 1) /2`。 堆有两个核心的操作,分别是 `shiftUp` 和 `shiftDown` 。前者用于添加元素,后者用于删除根节点。 `shiftUp` 的核心思路是一路将节点与父节点对比大小,如果比父节点大,就和父节点交换位置。 `shiftDown` 的核心思路是先将根节点和末尾交换位置,然后移除末尾元素。接下来循环判断父节点和两个子节点的大小,如果子节点大,就把最大的子节点和父节点交换。 ![](https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/6/15/164009e58a5a21f8?w=537&h=394&f=png&s=77222) ```js class MaxHeap { constructor() { this.heap = [] } size() { return this.heap.length } empty() { return this.size() == 0 } add(item) { this.heap.push(item) this._shiftUp(this.size() - 1) } removeMax() { this._shiftDown(0) } getParentIndex(k) { return parseInt((k - 1) / 2) } getLeftIndex(k) { return k * 2 + 1 } _shiftUp(k) { // 如果当前节点比父节点大,就交换 while (this.heap[k] > this.heap[this.getParentIndex(k)]) { this._swap(k, this.getParentIndex(k)) // 将索引变成父节点 k = this.getParentIndex(k) } } _shiftDown(k) { // 交换首位并删除末尾 this._swap(k, this.size() - 1) this.heap.splice(this.size() - 1, 1) // 判断节点是否有左孩子,因为二叉堆的特性,有右必有左 while (this.getLeftIndex(k) < this.size()) { let j = this.getLeftIndex(k) // 判断是否有右孩子,并且右孩子是否大于左孩子 if (j + 1 < this.size() && this.heap[j + 1] > this.heap[j]) j++ // 判断父节点是否已经比子节点都大 if (this.heap[k] >= this.heap[j]) break this._swap(k, j) k = j } } _swap(left, right) { let rightValue = this.heap[right] this.heap[right] = this.heap[left] this.heap[left] = rightValue } } ```