Pythonで実装したテストケースを満たすHeap Sortアルゴリズム

Heap Sortは、効率的なソートアルゴリズムの一つであり、特に大きなデータセットに対しても高速なソートを実現します。以下に、シンプルで簡単な方法でHeap Sortを実装する手順を説明します。

ヒープを作成する関数を定義します。この関数では、与えられた配列を最大ヒープ（または最小ヒープ）に変換します。ヒープを作成するためには、親ノードと子ノードの大小関係を比較し、必要に応じてヒープを再構築します。
ヒープをソートする関数を定義します。この関数では、最大ヒープ（または最小ヒープ）のルート要素を取り出し、それをソート済みの部分に追加します。その後、ヒープを再構築して新たなルート要素を取得し、ソート済みの部分に追加します。この手順を繰り返すことで、配列全体がソートされます。
テストケースを考慮したHeap Sortの実装を行います。テストケースには、異なるデータセットや特殊な条件を含めることができます。例えば、重複した要素や負の数を含む配列を用意して、ソート結果が正しいことを確認します。

以下に、Pythonで実装したHeap Sortのコード例を示します。

def heapify(arr, n, i):
    largest = i
    l = 2 * i + 1
    r = 2 * i + 2
    if l < n and arr[i] < arr[l]:
        largest = l
    if r < n and arr[largest] < arr[r]:
        largest = r
    if largest != i:
        arr[i], arr[largest] = arr[largest], arr[i]
        heapify(arr, n, largest)

def heapSort(arr):
    n = len(arr)
    for i in range(n // 2 - 1, -1, -1):
        heapify(arr, n, i)
    for i in range(n - 1, 0, -1):
        arr[i], arr[0] = arr[0], arr[i]
        heapify(arr, i, 0)
    return arr

# テストケース
test_case1 = [4, 10, 3, 5, 1]
test_case2 = [7, 2, 9, 1, 6]
test_case3 = [5, 5, 5, 5, 5]
test_case4 = [9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1]
test_case5 = [10, -5, 3, 0, -2]
print(heapSort(test_case1))
print(heapSort(test_case2))
print(heapSort(test_case3))
print(heapSort(test_case4))
print(heapSort(test_case5))

このコード例では、heapify関数で最大ヒープを作成し、heapSort関数でヒープソートを実行しています。テストケースとして異なるデータセットを用意し、ソート結果が正しいことを確認しています。

こんにちは皆さん、今回はPythonでテストケースを満たすHeap Sort（ヒープソート）アルゴリズムの実装方法についてお話しします。

ヒープを作成する関数を定義します。この関数では、与えられた配列を最大ヒープ（または最小ヒープ）に変換します。ヒープを作成するためには、親ノードと子ノードの大小関係を比較し、必要に応じてヒープを再構築します。
ヒープをソートする関数を定義します。この関数では、最大ヒープ（または最小ヒープ）のルート要素を取り出し、それをソート済みの部分に追加します。その後、ヒープを再構築して新たなルート要素を取得し、ソート済みの部分に追加します。この手順を繰り返すことで、配列全体がソートされます。
テストケースを考慮したHeap Sortの実装を行います。テストケースには、異なるデータセットや特殊な条件を含めることができます。例えば、重複した要素や負の数を含む配列を用意して、ソート結果が正しいことを確認します。

以下に、Pythonで実装したHeap Sortのコード例を示します。

def heapify(arr, n, i):
    largest = i
    l = 2 * i + 1
    r = 2 * i + 2
    if l < n and arr[i] < arr[l]:
        largest = l
    if r < n and arr[largest] < arr[r]:
        largest = r
    if largest != i:
        arr[i], arr[largest] = arr[largest], arr[i]
        heapify(arr, n, largest)

def heapSort(arr):
    n = len(arr)
    for i in range(n // 2 - 1, -1, -1):
        heapify(arr, n, i)
    for i in range(n - 1, 0, -1):
        arr[i], arr[0] = arr[0], arr[i]
        heapify(arr, i, 0)
    return arr

# テストケース
test_case1 = [4, 10, 3, 5, 1]
test_case2 = [7, 2, 9, 1, 6]
test_case3 = [5, 5, 5, 5, 5]
test_case4 = [9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1]
test_case5 = [10, -5, 3, 0, -2]
print(heapSort(test_case1))
print(heapSort(test_case2))
print(heapSort(test_case3))
print(heapSort(test_case4))
print(heapSort(test_case5))

以上が、Pythonでテストケースを満たすHeap Sortアルゴリズムの実装方法です。