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title: 要素を最大ヒープに挿入する
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challengeType: 1
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forumTopicId: 301703
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dashedName: insert-an-element-into-a-max-heap
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# --description--
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次に、別のツリーデータ構造である二分ヒープに進みます。 二分ヒープは、ヒーププロパティを満たす、部分的に順序付きの二分木です。 ヒーププロパティは、親ノードと子ノードの関係を指定します。 最大ヒープ (すべての親ノードがその子ノード以上であるようなヒープ)、または最小ヒープ (その逆であるヒープ) を持つことができます。 二分ヒープは完全な二分木でもあります。 つまり、木のすべてのレベルが完全に埋まっています。最後のレベルが部分的に埋まっている場合には、左から右に埋まります。
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二分ヒープは、左右の参照を含むノードを持つツリー構造として実装できますが、ヒーププロパティに従って部分的に順序付けすれば、配列を使ってヒープを表現することができます。 ここでは親子関係に注目します。あらゆる親ノードの子と、あらゆる子ノードの親を、簡単な算術で計算することができます。
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例えば、二分最小ヒープを次のような配列で表現することを考えてみましょう。
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```js
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[ 6, 22, 30, 37, 63, 48, 42, 76 ]
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```
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根ノードは最初の要素、`6` です。 根ノードの子は `22` と `30` です。 これらの値の配列インデックス間の関係を見てみると、`i` の子要素は `2 * i + 1` および `2 * i + 2` です。 同様に、インデックス `0` にある要素は、インデックス `1` と `2` にある 2 つの子の親です。 より一般的には、`Math.floor(i - 1) / 2)` を使用すれば、任意のインデックスにあるノードの親を見つけることができます。 二分木がどれほど大きくなってもこれらのパターンが当てはまります。 最後に、配列内の最初の要素をスキップするというわずかな調整で、この演算をさらに簡単にできます。 これを行うと、与えられたインデックス `i` にある任意の要素に対して次のような関係が作られます。
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配列表現の例:
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```js
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[ null, 6, 22, 30, 37, 63, 48, 42, 76 ]
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```
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要素の左の子: `i * 2`
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要素の右の子: `i * 2 + 1`
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要素の親: `Math.floor(i / 2)`
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この計算を理解してしまえば、配列表現を使うことは非常に便利です。なぜなら、子ノードへの参照を維持する必要がないので、この演算でノード位置が素早く決まり、メモリ使用量が減少するからです。
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# --instructions--
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手順: ここでは最大ヒープを作成してください。 まず、ヒープに要素を追加する `insert` メソッドを作成します。 挿入中は、ヒーププロパティを常に維持することが重要です。 つまり最大ヒープの場合、根要素は常に木の中で最大値を持ち、すべての親ノードは子ノードより大きくなければなりません。 ヒープの配列実装では、通常、これは次の 3 つのステップで実行されます。
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<ol>
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<li>配列の末尾に新しい要素を追加します。</li>
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<li>要素が親より大きい場合は、それらを交換します。</li>
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<li>新しい要素が親より小さくなるまで、または木の根に到達するまで、交換を続けます。</li>
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</ol>
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最後に、ヒープに追加されたすべての要素の配列を返す `print` メソッドを追加します。
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# --hints--
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MaxHeap データ構造が存在する必要があります。
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```js
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assert(
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(function () {
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var test = false;
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if (typeof MaxHeap !== 'undefined') {
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test = new MaxHeap();
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}
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return typeof test == 'object';
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})()
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);
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```
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MaxHeap に insert というメソッドが必要です。
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```js
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assert(
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(function () {
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var test = false;
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if (typeof MaxHeap !== 'undefined') {
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|
test = new MaxHeap();
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} else {
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return false;
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}
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|
return typeof test.insert == 'function';
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|
})()
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);
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```
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MaxHeap に print というメソッドが必要です。
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```js
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assert(
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(function () {
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var test = false;
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|
if (typeof MaxHeap !== 'undefined') {
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|
test = new MaxHeap();
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} else {
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|
return false;
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}
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|
return typeof test.print == 'function';
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})()
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);
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```
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insert メソッドは最大ヒーププロパティに従って要素を追加する必要があります。
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```js
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assert(
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(function () {
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|
var test = false;
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if (typeof MaxHeap !== 'undefined') {
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|
test = new MaxHeap();
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|
} else {
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|
return false;
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}
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test.insert(50);
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test.insert(100);
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test.insert(700);
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test.insert(32);
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test.insert(51);
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test.insert(800);
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const result = test.print();
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const solution = JSON.stringify([null,800,51,700,32,50,100]);
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const solutionWithoutNull = JSON.stringify([800,51,700,32,50,100]);
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return (result.length == 6) ? (JSON.stringify(result) == solutionWithoutNull) : (JSON.stringify(result) == solution);
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})()
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);
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```
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# --seed--
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## --seed-contents--
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```js
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var MaxHeap = function() {
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// Only change code below this line
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|
// Only change code above this line
|
|
};
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```
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# --solutions--
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```js
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var MaxHeap = function() {
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// Only change code below this line
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this.heap = [];
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this.parent = index => {
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return Math.floor((index - 1) / 2);
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}
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this.insert = element => {
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this.heap.push(element);
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this.heapifyUp(this.heap.length - 1);
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}
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this.heapifyUp = index => {
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let currentIndex = index,
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parentIndex = this.parent(currentIndex);
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while (currentIndex > 0 && this.heap[currentIndex] > this.heap[parentIndex]) {
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this.swap(currentIndex, parentIndex);
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|
currentIndex = parentIndex;
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|
parentIndex = this.parent(parentIndex);
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}
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|
}
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|
this.swap = (index1, index2) => {
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|
[this.heap[index1], this.heap[index2]] = [this.heap[index2], this.heap[index1]];
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|
}
|
|
this.print = () => {
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|
return this.heap;
|
|
}
|
|
// Only change code above this line
|
|
};
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|
```
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