Add heap part js code (#339)

* Add heap part js code

* Update heap.md

* Update heap.md

* Format the code style and fix a bug.

* and fix the style in heap.md

* fix the style

---------

Co-authored-by: Yudong Jin <krahets@163.com>

codes/javascript/chapter_heap/my_heap.js

@@ -0,0 +1,160 @@
+/**
+ * File: my_heap.js
+ * Created Time: 2023-02-06
+ * Author: what-is-me (whatisme@outlook.jp)
+ */
+
+const { printHeap } = require("../include/PrintUtil");
+
+/* 最大堆类 */
+class MaxHeap {
+    #maxHeap;
+
+    /* 构造函数，建立空堆或根据输入列表建堆 */
+    constructor(nums) {
+        // 将列表元素原封不动添加进堆
+        this.#maxHeap = nums === undefined ? [] : [...nums];
+        // 堆化除叶结点以外的其他所有结点
+        for (let i = this.#parent(this.size() - 1); i >= 0; i--) {
+            this.#siftDown(i);
+        }
+    }
+
+    /* 获取左子结点索引 */
+    #left(i) {
+        return 2 * i + 1;
+    }
+
+    /* 获取右子结点索引 */
+    #right(i) {
+        return 2 * i + 2;
+    }
+
+    /* 获取父结点索引 */
+    #parent(i) {
+        return Math.floor((i - 1) / 2); // 向下整除
+    }
+
+    /* 交换元素 */
+    #swap(i, j) {
+        const a = this.#maxHeap[i],
+            b = this.#maxHeap[j],
+            tmp = a;
+        this.#maxHeap[i] = b;
+        this.#maxHeap[j] = tmp;
+    }
+
+    /* 获取堆大小 */
+    size() {
+        return this.#maxHeap.length;
+    }
+
+    /* 判断堆是否为空 */
+    isEmpty() {
+        return this.size() === 0;
+    }
+
+    /* 访问堆顶元素 */
+    peek() {
+        return this.#maxHeap[0];
+    }
+
+    /* 元素入堆 */
+    push(val) {
+        // 添加结点
+        this.#maxHeap.push(val);
+        // 从底至顶堆化
+        this.#siftUp(this.size() - 1);
+    }
+
+    /* 从结点 i 开始，从底至顶堆化 */
+    #siftUp(i) {
+        while (true) {
+            // 获取结点 i 的父结点
+            const p = this.#parent(i);
+            // 当“越过根结点”或“结点无需修复”时，结束堆化
+            if (p < 0 || this.#maxHeap[i] <= this.#maxHeap[p]) break;
+            // 交换两结点
+            this.#swap(i, p);
+            // 循环向上堆化
+            i = p;
+        }
+    }
+
+    /* 元素出堆 */
+    poll() {
+        // 判空处理
+        if (this.isEmpty()) throw new Error("堆为空");
+        // 交换根结点与最右叶结点（即交换首元素与尾元素）
+        this.#swap(0, this.size() - 1);
+        // 删除结点
+        const val = this.#maxHeap.pop();
+        // 从顶至底堆化
+        this.#siftDown(0);
+        // 返回堆顶元素
+        return val;
+    }
+
+    /* 从结点 i 开始，从顶至底堆化 */
+    #siftDown(i) {
+        while (true) {
+            // 判断结点 i, l, r 中值最大的结点，记为 ma
+            const l = this.#left(i),
+                r = this.#right(i);
+            let ma = i;
+            if (l < this.size() && this.#maxHeap[l] > this.#maxHeap[ma]) ma = l;
+            if (r < this.size() && this.#maxHeap[r] > this.#maxHeap[ma]) ma = r;
+            // 若结点 i 最大或索引 l, r 越界，则无需继续堆化，跳出
+            if (ma == i) break;
+            // 交换两结点
+            this.#swap(i, ma);
+            // 循环向下堆化
+            i = ma;
+        }
+    }
+
+    /* 打印堆（二叉树） */
+    print() {
+        printHeap(this.#maxHeap);
+    }
+}
+
+function testPush(maxHeap, val) {
+    maxHeap.push(val); // 元素入堆
+    console.log(`\n添加元素 ${val} 后`);
+    maxHeap.print();
+}
+
+function testPoll(maxHeap) {
+    let val = maxHeap.poll(); // 堆顶元素出堆
+    console.log(`\n出堆元素为 ${val}`);
+    maxHeap.print();
+}
+
+/* 初始化大顶堆 */
+const maxHeap = new MaxHeap([9, 8, 6, 6, 7, 5, 2, 1, 4, 3, 6, 2]);
+console.log("\n输入列表并建堆后");
+maxHeap.print();
+
+/* 获取堆顶元素 */
+let peek = maxHeap.peek();
+console.log(`\n堆顶元素为 ${peek}`);
+
+/* 元素入堆 */
+let val = 7;
+maxHeap.push(val);
+console.log(`\n元素 ${val} 入堆后`);
+maxHeap.print();
+
+/* 堆顶元素出堆 */
+peek = maxHeap.poll();
+console.log(`\n堆顶元素 ${peek} 出堆后`);
+maxHeap.print();
+
+/* 获取堆大小 */
+let size = maxHeap.size();
+console.log(`\n堆元素数量为 ${size}`);
+
+/* 判断堆是否为空 */
+let isEmpty = maxHeap.isEmpty();
+console.log(`\n堆是否为空 ${isEmpty}`);

codes/javascript/include/PrintUtil.js

@@ -4,6 +4,8 @@
  * Author: IsChristina (christinaxia77@foxmail.com)
  */
 
+const { arrToTree } = require("./TreeNode");
+
 /**
  * Print a linked list
  * @param head
@@ -82,7 +84,19 @@ function showTrunks(p) {
     process.stdout.write(p.str);
 }
 
+/**
+ * Print a heap
+ * @param arr
+ */
+function printHeap(arr) {
+    console.log("堆的数组表示：");
+    console.log(arr);
+    console.log("堆的树状表示：");
+    printTree(arrToTree(arr));
+}
+
 module.exports = {
     printLinkedList,
-    printTree
+    printTree,
-}
+    printHeap,
+};

docs/chapter_heap/heap.md

@@ -29,11 +29,11 @@ comments: true
 
 <div class="center-table" markdown>
 
-| 方法      | 描述                                        | 时间复杂度  |
+| 方法      | 描述                                         | 时间复杂度  |
-| --------- | ----------------------------------------- | ----------- |
+| --------- | -------------------------------------------- | ----------- |
-| add()     | 元素入堆                                   | $O(\log n)$ |
+| add()     | 元素入堆                                     | $O(\log n)$ |
-| poll()    | 堆顶元素出堆                                | $O(\log n)$ |
+| poll()    | 堆顶元素出堆                                 | $O(\log n)$ |
-| peek()    | 访问堆顶元素（大 / 小顶堆分别为最大 / 小值）     | $O(1)$      |
+| peek()    | 访问堆顶元素（大 / 小顶堆分别为最大 / 小值） | $O(1)$      |
 | size()    | 获取堆的元素数量                             | $O(1)$      |
 | isEmpty() | 判断堆是否为空                               | $O(1)$      |
 
@@ -208,7 +208,7 @@ comments: true
 === "JavaScript"
 
     ```js title="heap.js"
-
+    // JavaScript 未提供内置 heap 类
     ```
 
 === "TypeScript"
@@ -330,7 +330,32 @@ comments: true
 === "JavaScript"
 
     ```js title="my_heap.js"
+    #maxHeap;
 
+    /* 构造函数，建立空堆或根据输入列表建堆 */
+    constructor(nums) {
+        // 将列表元素原封不动添加进堆
+        this.#maxHeap = nums === undefined ? [] : [...nums];
+        // 堆化除叶结点以外的其他所有结点
+        for (let i = this.#parent(this.size() - 1); i >= 0; i--) {
+            this.#siftDown(i);
+        }
+    }
+
+    /* 获取左子结点索引 */
+    #left(i) {
+        return 2 * i + 1;
+    }
+
+    /* 获取右子结点索引 */
+    #right(i) {
+        return 2 * i + 2;
+    }
+
+    /* 获取父结点索引 */
+    #parent(i) {
+        return Math.floor((i - 1) / 2); // 向下整除
+    }
     ```
 
 === "TypeScript"
@@ -420,7 +445,10 @@ comments: true
 === "JavaScript"
 
     ```js title="my_heap.js"
-
+    /* 访问堆顶元素 */
+    peek() {
+        return this.#maxHeap[0];
+    }
     ```
 
 === "TypeScript"
@@ -554,7 +582,27 @@ comments: true
 === "JavaScript"
 
     ```js title="my_heap.js"
+    /* 元素入堆 */
+    push(val) {
+        // 添加结点
+        this.#maxHeap.push(val);
+        // 从底至顶堆化
+        this.#siftUp(this.size() - 1);
+    }
 
+    /* 从结点 i 开始，从底至顶堆化 */
+    #siftUp(i) {
+        while (true) {
+            // 获取结点 i 的父结点
+            const p = this.#parent(i);
+            // 当“越过根结点”或“结点无需修复”时，结束堆化
+            if (p < 0 || this.#maxHeap[i] <= this.#maxHeap[p]) break;
+            // 交换两结点
+            this.#swap(i, p);
+            // 循环向上堆化
+            i = p;
+        }
+    }
     ```
 
 === "TypeScript"
@@ -752,7 +800,37 @@ comments: true
 === "JavaScript"
 
     ```js title="my_heap.js"
+    /* 元素出堆 */
+    poll() {
+        // 判空处理
+        if (this.isEmpty()) throw new Error("堆为空");
+        // 交换根结点与最右叶结点（即交换首元素与尾元素）
+        this.#swap(0, this.size() - 1);
+        // 删除结点
+        const val = this.#maxHeap.pop();
+        // 从顶至底堆化
+        this.#siftDown(0);
+        // 返回堆顶元素
+        return val;
+    }
 
+    /* 从结点 i 开始，从顶至底堆化 */
+    #siftDown(i) {
+        while (true) {
+            // 判断结点 i, l, r 中值最大的结点，记为 ma
+            const l = this.#left(i),
+                r = this.#right(i);
+            let ma = i;
+            if (l < this.size() && this.#maxHeap[l] > this.#maxHeap[ma]) ma = l;
+            if (r < this.size() && this.#maxHeap[r] > this.#maxHeap[ma]) ma = r;
+            // 若结点 i 最大或索引 l, r 越界，则无需继续堆化，跳出
+            if (ma == i) break;
+            // 交换两结点
+            this.#swap(i, ma);
+            // 循环向下堆化
+            i = ma;
+        }
+    }
     ```
 
 === "TypeScript"
@@ -874,7 +952,15 @@ comments: true
 === "JavaScript"
 
     ```js title="my_heap.js"
-
+    /* 构造函数，建立空堆或根据输入列表建堆 */
+    constructor(nums) {
+        // 将列表元素原封不动添加进堆
+        this.#maxHeap = nums === undefined ? [] : [...nums];
+        // 堆化除叶结点以外的其他所有结点
+        for (let i = this.#parent(this.size() - 1); i >= 0; i--) {
+            this.#siftDown(i);
+        }
+    }
     ```
 
 === "TypeScript"