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Enhance docs, add tests in GenericHeap
(#5980)
This commit is contained in:
@ -3,49 +3,83 @@ package com.thealgorithms.datastructures.heaps;
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import java.util.ArrayList;
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import java.util.ArrayList;
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import java.util.HashMap;
|
import java.util.HashMap;
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/**
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* A generic implementation of a max heap data structure.
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*
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* @param <T> the type of elements in this heap, must extend Comparable.
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*/
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public class GenericHeap<T extends Comparable<T>> {
|
public class GenericHeap<T extends Comparable<T>> {
|
||||||
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||||||
ArrayList<T> data = new ArrayList<>();
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private final ArrayList<T> data = new ArrayList<>();
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||||||
HashMap<T, Integer> map = new HashMap<>();
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private final HashMap<T, Integer> map = new HashMap<>();
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/**
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|
* Adds an item to the heap, maintaining the heap property.
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*
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* @param item the item to be added
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*/
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public void add(T item) {
|
public void add(T item) {
|
||||||
if (item == null) {
|
if (item == null) {
|
||||||
throw new IllegalArgumentException("Cannot insert null into the heap.");
|
throw new IllegalArgumentException("Cannot insert null into the heap.");
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}
|
}
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this.data.add(item);
|
this.data.add(item);
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map.put(item, this.data.size() - 1); //
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map.put(item, this.data.size() - 1);
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||||||
upHeapify(this.data.size() - 1);
|
upHeapify(this.data.size() - 1);
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}
|
}
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||||||
|
/**
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||||||
|
* Restores the heap property by moving the item at the given index upwards.
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|
*
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|
* @param ci the index of the current item
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|
*/
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||||||
private void upHeapify(int ci) {
|
private void upHeapify(int ci) {
|
||||||
int pi = (ci - 1) / 2;
|
int pi = (ci - 1) / 2;
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||||||
if (isLarger(this.data.get(ci), this.data.get(pi)) > 0) {
|
if (ci > 0 && isLarger(this.data.get(ci), this.data.get(pi)) > 0) {
|
||||||
swap(pi, ci);
|
swap(pi, ci);
|
||||||
upHeapify(pi);
|
upHeapify(pi);
|
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}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
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public void display() {
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/**
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System.out.println(this.data);
|
* Returns the number of elements in the heap.
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}
|
*
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||||||
|
* @return the size of the heap
|
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|
*/
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||||||
public int size() {
|
public int size() {
|
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return this.data.size();
|
return this.data.size();
|
||||||
}
|
}
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||||||
|
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|
/**
|
||||||
|
* Checks if the heap is empty.
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|
*
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||||||
|
* @return true if the heap is empty, false otherwise
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|
*/
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||||||
public boolean isEmpty() {
|
public boolean isEmpty() {
|
||||||
return this.size() == 0;
|
return this.size() == 0;
|
||||||
}
|
}
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||||||
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|
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|
/**
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||||||
|
* Removes and returns the maximum item from the heap.
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|
*
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||||||
|
* @return the maximum item
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|
*/
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||||||
public T remove() {
|
public T remove() {
|
||||||
|
if (isEmpty()) {
|
||||||
|
throw new IllegalStateException("Heap is empty");
|
||||||
|
}
|
||||||
this.swap(0, this.size() - 1);
|
this.swap(0, this.size() - 1);
|
||||||
T rv = this.data.remove(this.size() - 1);
|
T rv = this.data.remove(this.size() - 1);
|
||||||
downHeapify(0);
|
|
||||||
map.remove(rv);
|
map.remove(rv);
|
||||||
|
downHeapify(0);
|
||||||
return rv;
|
return rv;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* Restores the heap property by moving the item at the given index downwards.
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @param pi the index of the current item
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|
*/
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||||||
private void downHeapify(int pi) {
|
private void downHeapify(int pi) {
|
||||||
int lci = 2 * pi + 1;
|
int lci = 2 * pi + 1;
|
||||||
int rci = 2 * pi + 2;
|
int rci = 2 * pi + 2;
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||||||
@ -62,15 +96,35 @@ public class GenericHeap<T extends Comparable<T>> {
|
|||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* Retrieves the maximum item from the heap without removing it.
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||||||
|
*
|
||||||
|
* @return the maximum item
|
||||||
|
*/
|
||||||
public T get() {
|
public T get() {
|
||||||
return this.data.get(0);
|
if (isEmpty()) {
|
||||||
|
throw new IllegalStateException("Heap is empty");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return this.data.getFirst();
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
// t has higher property then return +ve
|
/**
|
||||||
|
* Compares two items to determine their order.
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @param t the first item
|
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|
* @param o the second item
|
||||||
|
* @return a positive integer if t is greater than o, negative if t is less, and zero if they are equal
|
||||||
|
*/
|
||||||
private int isLarger(T t, T o) {
|
private int isLarger(T t, T o) {
|
||||||
return t.compareTo(o);
|
return t.compareTo(o);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* Swaps two items in the heap and updates their indices in the map.
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||||||
|
*
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||||||
|
* @param i index of the first item
|
||||||
|
* @param j index of the second item
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|
*/
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||||||
private void swap(int i, int j) {
|
private void swap(int i, int j) {
|
||||||
T ith = this.data.get(i);
|
T ith = this.data.get(i);
|
||||||
T jth = this.data.get(j);
|
T jth = this.data.get(j);
|
||||||
@ -80,9 +134,16 @@ public class GenericHeap<T extends Comparable<T>> {
|
|||||||
map.put(jth, i);
|
map.put(jth, i);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* Updates the priority of the specified item by restoring the heap property.
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @param item the item whose priority is to be updated
|
||||||
|
*/
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||||||
public void updatePriority(T item) {
|
public void updatePriority(T item) {
|
||||||
|
if (!map.containsKey(item)) {
|
||||||
|
throw new IllegalArgumentException("Item not found in the heap");
|
||||||
|
}
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||||||
int index = map.get(item);
|
int index = map.get(item);
|
||||||
// because we enter lesser value then old vale
|
|
||||||
upHeapify(index);
|
upHeapify(index);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
@ -13,114 +13,73 @@ public class GenericHeapTest {
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|||||||
private GenericHeap<Integer> heap;
|
private GenericHeap<Integer> heap;
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||||||
|
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||||||
@BeforeEach
|
@BeforeEach
|
||||||
public void setUp() {
|
void setUp() {
|
||||||
heap = new GenericHeap<>();
|
heap = new GenericHeap<>();
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
@Test
|
@Test
|
||||||
public void testGenericHeapAddAndGet() {
|
void testAddAndGet() {
|
||||||
heap.add(19);
|
|
||||||
heap.add(36);
|
|
||||||
heap.add(100);
|
|
||||||
heap.add(-17);
|
|
||||||
heap.add(3);
|
|
||||||
|
|
||||||
// Check that the largest element (100) is at the top of the heap
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||||||
assertEquals(100, heap.get());
|
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}
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||||||
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||||||
@Test
|
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||||||
public void testGenericHeapRemove() {
|
|
||||||
heap.add(19);
|
|
||||||
heap.add(36);
|
|
||||||
heap.add(100);
|
|
||||||
heap.add(-17);
|
|
||||||
heap.add(3);
|
|
||||||
|
|
||||||
// Verify that the largest element is removed correctly
|
|
||||||
assertEquals(100, heap.remove());
|
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||||||
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||||||
// The new element at the top should be 36
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|
||||||
assertEquals(36, heap.get());
|
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||||||
|
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||||||
// Check that the size is correct after removal
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|
||||||
assertEquals(4, heap.size());
|
|
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}
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@Test
|
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public void testGenericHeapSize() {
|
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assertTrue(heap.isEmpty());
|
|
||||||
|
|
||||||
heap.add(10);
|
heap.add(10);
|
||||||
heap.add(20);
|
heap.add(20);
|
||||||
|
|
||||||
// Check that the size is correct
|
|
||||||
assertEquals(2, heap.size());
|
|
||||||
|
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||||||
heap.remove();
|
|
||||||
|
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||||||
// After removal, the size should be 1
|
|
||||||
assertEquals(1, heap.size());
|
|
||||||
}
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||||||
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||||||
@Test
|
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||||||
public void testGenericHeapIsEmpty() {
|
|
||||||
// Verify that the heap is initially empty
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assertTrue(heap.isEmpty());
|
|
||||||
|
|
||||||
heap.add(15);
|
|
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||||||
// Now the heap should not be empty
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||||||
assertFalse(heap.isEmpty());
|
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||||||
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||||||
heap.remove();
|
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||||||
|
|
||||||
// After removing the one element, it should be empty again
|
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||||||
assertTrue(heap.isEmpty());
|
|
||||||
}
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||||||
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@Test
|
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public void testGenericHeapUpdatePriority() {
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|
||||||
heap.add(19);
|
|
||||||
heap.add(36);
|
|
||||||
heap.add(100);
|
|
||||||
heap.add(-17);
|
|
||||||
heap.add(3);
|
|
||||||
|
|
||||||
// Verify that the largest element initially is 100
|
|
||||||
assertEquals(100, heap.get());
|
|
||||||
|
|
||||||
heap.remove();
|
|
||||||
|
|
||||||
// Simulates a change in priority by increasing the value of 100 to 44
|
|
||||||
heap.add(44);
|
|
||||||
|
|
||||||
// Now, the new high should be 25
|
|
||||||
assertEquals(44, heap.get());
|
|
||||||
}
|
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||||||
|
|
||||||
@Test
|
|
||||||
public void testGenericHeapRemoveUntilEmpty() {
|
|
||||||
heap.add(5);
|
heap.add(5);
|
||||||
heap.add(3);
|
|
||||||
heap.add(4);
|
assertEquals(20, heap.get());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Test
|
||||||
|
void testRemove() {
|
||||||
|
heap.add(10);
|
||||||
|
heap.add(20);
|
||||||
|
heap.add(5);
|
||||||
|
|
||||||
|
assertEquals(20, heap.remove());
|
||||||
|
assertEquals(10, heap.get());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Test
|
||||||
|
void testIsEmpty() {
|
||||||
|
assertTrue(heap.isEmpty());
|
||||||
|
heap.add(1);
|
||||||
|
assertFalse(heap.isEmpty());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Test
|
||||||
|
void testSize() {
|
||||||
|
assertEquals(0, heap.size());
|
||||||
heap.add(1);
|
heap.add(1);
|
||||||
heap.add(2);
|
heap.add(2);
|
||||||
|
assertEquals(2, heap.size());
|
||||||
// Remove all items and check that they are removed in descending order
|
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||||||
assertEquals(5, heap.remove());
|
|
||||||
assertEquals(4, heap.remove());
|
|
||||||
assertEquals(3, heap.remove());
|
|
||||||
assertEquals(2, heap.remove());
|
|
||||||
assertEquals(1, heap.remove());
|
|
||||||
|
|
||||||
// Empty heap
|
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assertTrue(heap.isEmpty());
|
|
||||||
}
|
}
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||||||
|
|
||||||
@Test
|
@Test
|
||||||
public void testGenericHeapAddNullItem() {
|
void testUpdatePriority() {
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||||||
// Check null item
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heap.add(10);
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||||||
assertThrows(IllegalArgumentException.class, () -> { heap.add(null); });
|
heap.add(20);
|
||||||
|
heap.add(5);
|
||||||
|
|
||||||
|
heap.updatePriority(10);
|
||||||
|
assertEquals(20, heap.get());
|
||||||
|
|
||||||
|
heap.add(30);
|
||||||
|
heap.updatePriority(20); // 20 will be moved up
|
||||||
|
assertEquals(30, heap.get());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Test
|
||||||
|
void testRemoveFromEmptyHeap() {
|
||||||
|
Exception exception = assertThrows(IllegalStateException.class, () -> heap.remove());
|
||||||
|
assertEquals("Heap is empty", exception.getMessage());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Test
|
||||||
|
void testGetFromEmptyHeap() {
|
||||||
|
Exception exception = assertThrows(IllegalStateException.class, () -> heap.get());
|
||||||
|
assertEquals("Heap is empty", exception.getMessage());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Test
|
||||||
|
void testUpdatePriorityForNonExistentItem() {
|
||||||
|
Exception exception = assertThrows(IllegalArgumentException.class, () -> heap.updatePriority(100));
|
||||||
|
assertEquals("Item not found in the heap", exception.getMessage());
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
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