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Re-translate the Japanese version (#1871)
* Retranslate Japanese docs with GPT-5.4 * Retranslate Japanese code with GPT-5.4
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/**
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* File: heap.cs
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* Created Time: 2023-02-06
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* Author: zjkung1123 (zjkung1123@gmail.com)
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*/
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namespace hello_algo.chapter_heap;
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public class heap {
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void TestPush(PriorityQueue<int, int> heap, int val) {
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heap.Enqueue(val, val); // 要素をヒープに追加
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Console.WriteLine($"\n要素 {val} をヒープに追加した後\n");
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PrintUtil.PrintHeap(heap);
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}
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void TestPop(PriorityQueue<int, int> heap) {
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int val = heap.Dequeue(); // ヒープ頂点の要素を取り出す
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Console.WriteLine($"\nヒープの先頭要素 {val} を取り出した後\n");
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PrintUtil.PrintHeap(heap);
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||||
}
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[Test]
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public void Test() {
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/* ヒープを初期化 */
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// 最小ヒープを初期化
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PriorityQueue<int, int> minHeap = new();
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// 最大ヒープを初期化する(Comparer はラムダ式で変更できる)
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PriorityQueue<int, int> maxHeap = new(Comparer<int>.Create((x, y) => y.CompareTo(x)));
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Console.WriteLine("以下のテストケースは最大ヒープです");
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/* 要素をヒープに追加 */
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TestPush(maxHeap, 1);
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TestPush(maxHeap, 3);
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TestPush(maxHeap, 2);
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TestPush(maxHeap, 5);
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TestPush(maxHeap, 4);
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/* ヒープ頂点の要素を取得 */
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int peek = maxHeap.Peek();
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Console.WriteLine($"ヒープの先頭要素は {peek}");
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/* ヒープ頂点の要素を取り出す */
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// ヒープから取り出した要素は大きい順に並ぶ
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TestPop(maxHeap);
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||||
TestPop(maxHeap);
|
||||
TestPop(maxHeap);
|
||||
TestPop(maxHeap);
|
||||
TestPop(maxHeap);
|
||||
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||||
/* ヒープのサイズを取得 */
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||||
int size = maxHeap.Count;
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||||
Console.WriteLine($"ヒープの要素数は {size}");
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||||
/* ヒープが空かどうかを判定 */
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bool isEmpty = maxHeap.Count == 0;
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||||
Console.WriteLine($"ヒープは空か {isEmpty}");
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||||
/* リストを入力してヒープを構築 */
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var list = new int[] { 1, 3, 2, 5, 4 };
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||||
minHeap = new PriorityQueue<int, int>(list.Select(x => (x, x)));
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||||
Console.WriteLine("リストを入力して最小ヒープを構築した後");
|
||||
PrintUtil.PrintHeap(minHeap);
|
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}
|
||||
}
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@@ -0,0 +1,160 @@
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||||
/**
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||||
* File: my_heap.cs
|
||||
* Created Time: 2023-02-06
|
||||
* Author: zjkung1123 (zjkung1123@gmail.com)
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||||
*/
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||||
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namespace hello_algo.chapter_heap;
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||||
|
||||
/* 最大ヒープ */
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class MaxHeap {
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||||
// 配列ではなくリストを使うことで、拡張を考慮する必要がない
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List<int> maxHeap;
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||||
/* コンストラクタ。空のヒープを作成する */
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public MaxHeap() {
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||||
maxHeap = [];
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}
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/* コンストラクタ。入力リストに基づいてヒープを構築 */
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public MaxHeap(IEnumerable<int> nums) {
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||||
// リスト要素をそのままヒープに追加
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maxHeap = new List<int>(nums);
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||||
// 葉ノード以外のすべてのノードをヒープ化
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||||
var size = Parent(this.Size() - 1);
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||||
for (int i = size; i >= 0; i--) {
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||||
SiftDown(i);
|
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}
|
||||
}
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||||
|
||||
/* 左子ノードのインデックスを取得 */
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||||
int Left(int i) {
|
||||
return 2 * i + 1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 右子ノードのインデックスを取得 */
|
||||
int Right(int i) {
|
||||
return 2 * i + 2;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 親ノードのインデックスを取得 */
|
||||
int Parent(int i) {
|
||||
return (i - 1) / 2; // 切り捨て除算
|
||||
}
|
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||||
/* ヒープ先頭要素にアクセス */
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public int Peek() {
|
||||
return maxHeap[0];
|
||||
}
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||||
|
||||
/* 要素をヒープに追加 */
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public void Push(int val) {
|
||||
// ノードを追加
|
||||
maxHeap.Add(val);
|
||||
// 下から上へヒープ化
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||||
SiftUp(Size() - 1);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* ヒープのサイズを取得 */
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||||
public int Size() {
|
||||
return maxHeap.Count;
|
||||
}
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||||
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||||
/* ヒープが空かどうかを判定 */
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||||
public bool IsEmpty() {
|
||||
return Size() == 0;
|
||||
}
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||||
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||||
/* ノード i から始めて、下から上へヒープ化 */
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||||
void SiftUp(int i) {
|
||||
while (true) {
|
||||
// ノード i の親ノードを取得
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int p = Parent(i);
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||||
// 「根ノードを越えた」または「ノードの修復が不要」な場合は、ヒープ化を終了する
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if (p < 0 || maxHeap[i] <= maxHeap[p])
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break;
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||||
// 2 つのノードを交換
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Swap(i, p);
|
||||
// ループで下から上へヒープ化
|
||||
i = p;
|
||||
}
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}
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||||
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||||
/* 要素をヒープから取り出す */
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||||
public int Pop() {
|
||||
// 空判定の処理
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||||
if (IsEmpty())
|
||||
throw new IndexOutOfRangeException();
|
||||
// 根ノードと最も右の葉ノードを交換(先頭要素と末尾要素を交換)
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||||
Swap(0, Size() - 1);
|
||||
// ノードを削除
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||||
int val = maxHeap.Last();
|
||||
maxHeap.RemoveAt(Size() - 1);
|
||||
// 上から下へヒープ化
|
||||
SiftDown(0);
|
||||
// ヒープ先頭要素を返す
|
||||
return val;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* ノード i から始めて、上から下へヒープ化 */
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||||
void SiftDown(int i) {
|
||||
while (true) {
|
||||
// ノード i, l, r のうち値が最大のノードを ma とする
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||||
int l = Left(i), r = Right(i), ma = i;
|
||||
if (l < Size() && maxHeap[l] > maxHeap[ma])
|
||||
ma = l;
|
||||
if (r < Size() && maxHeap[r] > maxHeap[ma])
|
||||
ma = r;
|
||||
// 「ノード i が最大」または「葉ノードを越えた」場合は、ヒープ化を終了する
|
||||
if (ma == i) break;
|
||||
// 2 つのノードを交換
|
||||
Swap(i, ma);
|
||||
// ループで上から下へヒープ化
|
||||
i = ma;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 要素を交換 */
|
||||
void Swap(int i, int p) {
|
||||
(maxHeap[i], maxHeap[p]) = (maxHeap[p], maxHeap[i]);
|
||||
}
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||||
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||||
/* ヒープ(二分木)を出力 */
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||||
public void Print() {
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||||
var queue = new Queue<int>(maxHeap);
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||||
PrintUtil.PrintHeap(queue);
|
||||
}
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||||
}
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||||
|
||||
public class my_heap {
|
||||
[Test]
|
||||
public void Test() {
|
||||
/* 最大ヒープを初期化 */
|
||||
MaxHeap maxHeap = new([9, 8, 6, 6, 7, 5, 2, 1, 4, 3, 6, 2]);
|
||||
Console.WriteLine("\nリストを入力してヒープを構築した後");
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||||
maxHeap.Print();
|
||||
|
||||
/* ヒープ頂点の要素を取得 */
|
||||
int peek = maxHeap.Peek();
|
||||
Console.WriteLine($"ヒープの先頭要素は {peek}");
|
||||
|
||||
/* 要素をヒープに追加 */
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||||
int val = 7;
|
||||
maxHeap.Push(val);
|
||||
Console.WriteLine($"要素 {val} をヒープに追加した後");
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||||
maxHeap.Print();
|
||||
|
||||
/* ヒープ頂点の要素を取り出す */
|
||||
peek = maxHeap.Pop();
|
||||
Console.WriteLine($"ヒープの先頭要素 {peek} を取り出した後");
|
||||
maxHeap.Print();
|
||||
|
||||
/* ヒープのサイズを取得 */
|
||||
int size = maxHeap.Size();
|
||||
Console.WriteLine($"ヒープの要素数は {size}");
|
||||
|
||||
/* ヒープが空かどうかを判定 */
|
||||
bool isEmpty = maxHeap.IsEmpty();
|
||||
Console.WriteLine($"ヒープは空か {isEmpty}");
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
@@ -0,0 +1,37 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: top_k.cs
|
||||
* Created Time: 2023-06-14
|
||||
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
|
||||
*/
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||||
|
||||
namespace hello_algo.chapter_heap;
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||||
|
||||
public class top_k {
|
||||
/* ヒープに基づいて配列中の最大の k 個の要素を探す */
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||||
PriorityQueue<int, int> TopKHeap(int[] nums, int k) {
|
||||
// 最小ヒープを初期化
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PriorityQueue<int, int> heap = new();
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||||
// 配列の先頭 k 個の要素をヒープに追加
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for (int i = 0; i < k; i++) {
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||||
heap.Enqueue(nums[i], nums[i]);
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}
|
||||
// k+1 番目の要素から開始し、ヒープ長を k に保つ
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||||
for (int i = k; i < nums.Length; i++) {
|
||||
// 現在の要素がヒープ先頭より大きければ、ヒープ先頭を取り出して現在の要素を追加する
|
||||
if (nums[i] > heap.Peek()) {
|
||||
heap.Dequeue();
|
||||
heap.Enqueue(nums[i], nums[i]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return heap;
|
||||
}
|
||||
|
||||
[Test]
|
||||
public void Test() {
|
||||
int[] nums = [1, 7, 6, 3, 2];
|
||||
int k = 3;
|
||||
PriorityQueue<int, int> res = TopKHeap(nums, k);
|
||||
Console.WriteLine("最大の " + k + " 個の要素は");
|
||||
PrintUtil.PrintHeap(res);
|
||||
}
|
||||
}
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||||
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