Re-translate the Japanese version (#1871)

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Yudong Jin
2026-03-30 07:30:15 +08:00
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commit d7b2277d2b
1444 changed files with 83312 additions and 8363 deletions
+71
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@@ -0,0 +1,71 @@
/*
* File: heap.rs
* Created Time: 2023-07-16
* Author: night-cruise (2586447362@qq.com)
*/
use hello_algo_rust::include::print_util;
use std::{cmp::Reverse, collections::BinaryHeap};
fn test_push_max(heap: &mut BinaryHeap<i32>, val: i32) {
heap.push(val); // 要素をヒープに追加
println!("\n要素 {} をヒープに追加した後", val);
print_util::print_heap(heap.iter().map(|&val| val).collect());
}
fn test_pop_max(heap: &mut BinaryHeap<i32>) {
let val = heap.pop().unwrap();
println!("\nヒープ先頭要素 {} を取り出した後", val);
print_util::print_heap(heap.iter().map(|&val| val).collect());
}
/* Driver Code */
fn main() {
/* ヒープを初期化 */
// 最小ヒープを初期化
#[allow(unused_assignments)]
let mut min_heap = BinaryHeap::new();
// Rust の BinaryHeap は最大ヒープであり、最小ヒープには通常 Reverse を使う
// 最大ヒープを初期化する
let mut max_heap = BinaryHeap::new();
println!("\n以下のテストケースは最大ヒープです");
/* 要素をヒープに追加 */
test_push_max(&mut max_heap, 1);
test_push_max(&mut max_heap, 3);
test_push_max(&mut max_heap, 2);
test_push_max(&mut max_heap, 5);
test_push_max(&mut max_heap, 4);
/* ヒープ頂点の要素を取得 */
let peek = max_heap.peek().unwrap();
println!("\nヒープ先頭要素は {}", peek);
/* ヒープ頂点の要素を取り出す */
test_pop_max(&mut max_heap);
test_pop_max(&mut max_heap);
test_pop_max(&mut max_heap);
test_pop_max(&mut max_heap);
test_pop_max(&mut max_heap);
/* ヒープのサイズを取得 */
let size = max_heap.len();
println!("\nヒープ要素数は {}", size);
/* ヒープが空かどうかを判定 */
let is_empty = max_heap.is_empty();
println!("\nヒープは空か {}", is_empty);
/* リストを入力してヒープを構築 */
// 時間計算量は O(n) であり、O(nlogn) ではない
min_heap = BinaryHeap::from(
vec![1, 3, 2, 5, 4]
.into_iter()
.map(|val| Reverse(val))
.collect::<Vec<Reverse<i32>>>(),
);
println!("\nリストを入力して最小ヒープを構築した後");
print_util::print_heap(min_heap.iter().map(|&val| val.0).collect());
}
+165
View File
@@ -0,0 +1,165 @@
/*
* File: my_heap.rs
* Created Time: 2023-07-16
* Author: night-cruise (2586447362@qq.com)
*/
use hello_algo_rust::include::print_util;
/* 最大ヒープ */
struct MaxHeap {
// 配列ではなく vector を使うことで、拡張を考慮せずに済む
max_heap: Vec<i32>,
}
impl MaxHeap {
/* コンストラクタ。入力リストに基づいてヒープを構築する */
fn new(nums: Vec<i32>) -> Self {
// リスト要素をそのままヒープに追加
let mut heap = MaxHeap { max_heap: nums };
// 葉ノード以外のすべてのノードをヒープ化
for i in (0..=Self::parent(heap.size() - 1)).rev() {
heap.sift_down(i);
}
heap
}
/* 左子ノードのインデックスを取得 */
fn left(i: usize) -> usize {
2 * i + 1
}
/* 右子ノードのインデックスを取得 */
fn right(i: usize) -> usize {
2 * i + 2
}
/* 親ノードのインデックスを取得 */
fn parent(i: usize) -> usize {
(i - 1) / 2 // 切り捨て除算
}
/* 要素を交換 */
fn swap(&mut self, i: usize, j: usize) {
self.max_heap.swap(i, j);
}
/* ヒープのサイズを取得 */
fn size(&self) -> usize {
self.max_heap.len()
}
/* ヒープが空かどうかを判定 */
fn is_empty(&self) -> bool {
self.max_heap.is_empty()
}
/* ヒープ先頭要素にアクセス */
fn peek(&self) -> Option<i32> {
self.max_heap.first().copied()
}
/* 要素をヒープに追加 */
fn push(&mut self, val: i32) {
// ノードを追加
self.max_heap.push(val);
// 下から上へヒープ化
self.sift_up(self.size() - 1);
}
/* ノード i から始めて、下から上へヒープ化 */
fn sift_up(&mut self, mut i: usize) {
loop {
// ノード i はすでにヒープの先頭ノードなので、ヒープ化を終了する
if i == 0 {
break;
}
// ノード i の親ノードを取得
let p = Self::parent(i);
// 「ノードの修復が不要」になったら、ヒープ化を終了
if self.max_heap[i] <= self.max_heap[p] {
break;
}
// 2 つのノードを交換
self.swap(i, p);
// ループで下から上へヒープ化
i = p;
}
}
/* 要素をヒープから取り出す */
fn pop(&mut self) -> i32 {
// 空判定の処理
if self.is_empty() {
panic!("index out of bounds");
}
// 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)
self.swap(0, self.size() - 1);
// ノードを削除
let val = self.max_heap.pop().unwrap();
// 上から下へヒープ化
self.sift_down(0);
// ヒープ先頭要素を返す
val
}
/* ノード i から始めて、上から下へヒープ化 */
fn sift_down(&mut self, mut i: usize) {
loop {
// ノード i, l, r のうち値が最大のノードを ma とする
let (l, r, mut ma) = (Self::left(i), Self::right(i), i);
if l < self.size() && self.max_heap[l] > self.max_heap[ma] {
ma = l;
}
if r < self.size() && self.max_heap[r] > self.max_heap[ma] {
ma = r;
}
// ノード i が最大、またはインデックス l, r が範囲外なら、ヒープ化は不要なので抜ける
if ma == i {
break;
}
// 2 つのノードを交換
self.swap(i, ma);
// ループで上から下へヒープ化
i = ma;
}
}
/* ヒープ(二分木)を出力 */
fn print(&self) {
print_util::print_heap(self.max_heap.clone());
}
}
/* Driver Code */
fn main() {
/* 最大ヒープを初期化 */
let mut max_heap = MaxHeap::new(vec![9, 8, 6, 6, 7, 5, 2, 1, 4, 3, 6, 2]);
println!("\nリストを入力してヒープを構築した後");
max_heap.print();
/* ヒープ頂点の要素を取得 */
let peek = max_heap.peek();
if let Some(peek) = peek {
println!("\nヒープ先頭要素は {}", peek);
}
/* 要素をヒープに追加 */
let val = 7;
max_heap.push(val);
println!("\n要素 {} をヒープに追加した後", val);
max_heap.print();
/* ヒープ頂点の要素を取り出す */
let peek = max_heap.pop();
println!("\nヒープ先頭要素 {} を取り出した後", peek);
max_heap.print();
/* ヒープのサイズを取得 */
let size = max_heap.size();
println!("\nヒープ要素数は {}", size);
/* ヒープが空かどうかを判定 */
let is_empty = max_heap.is_empty();
println!("\nヒープは空か {}", is_empty);
}
+39
View File
@@ -0,0 +1,39 @@
/*
* File: top_k.rs
* Created Time: 2023-07-16
* Author: night-cruise (2586447362@qq.com)
*/
use hello_algo_rust::include::print_util;
use std::cmp::Reverse;
use std::collections::BinaryHeap;
/* ヒープに基づいて配列中の最大の k 個の要素を探す */
fn top_k_heap(nums: Vec<i32>, k: usize) -> BinaryHeap<Reverse<i32>> {
// BinaryHeap は最大ヒープであり、Reverse で要素の順序を反転することで最小ヒープを実現する
let mut heap = BinaryHeap::<Reverse<i32>>::new();
// 配列の先頭 k 個の要素をヒープに追加
for &num in nums.iter().take(k) {
heap.push(Reverse(num));
}
// k+1 番目の要素から開始し、ヒープ長を k に保つ
for &num in nums.iter().skip(k) {
// 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 num > heap.peek().unwrap().0 {
heap.pop();
heap.push(Reverse(num));
}
}
heap
}
/* Driver Code */
fn main() {
let nums = vec![1, 7, 6, 3, 2];
let k = 3;
let res = top_k_heap(nums, k);
println!("最大の {} 個の要素は", k);
print_util::print_heap(res.into_iter().map(|item| item.0).collect());
}