Java堆排序程序

堆排序（Heap Sort）是一种基于完全二叉树的排序算法，它的时间复杂度为O(nlogn)。

在Java中，我们可以使用优先队列（PriorityQueue）实现堆排序，因为PriorityQueue是堆的一个实现。

算法流程

1. 构建一个最大堆（Max Heap）或最小堆（Min Heap）。
2. 将堆顶元素（最大元素或最小元素）与堆底元素进行交换，然后删除堆底元素（即最后一个元素）。此时，根节点不符合最大堆或最小堆的性质，需要进行调整，使之重新成为最大堆或最小堆。
3. 重复步骤2，直到堆仅剩下一个元素为止。

代码实现

下面是使用PriorityQueue实现堆排序的Java代码：

public static void heapSort(int[] arr) {
    PriorityQueue<Integer> heap = new PriorityQueue<>();
    // 把数组元素添加到堆中
    for (int num : arr) {
        heap.offer(num);
    }
    // 依次取出堆顶元素
    int index = 0;
    while (!heap.isEmpty()) {
        arr[index++] = heap.poll();
    }
}

这里我们创建了一个PriorityQueue对象，把数组中的元素逐个添加到堆中。然后通过调用PriorityQueue的poll()方法逐个取出堆顶元素（最小元素），再把堆顶元素依次放回原数组中。

性能分析

堆排序的时间复杂度为O(nlogn)，空间复杂度为O(1)。相比于快速排序而言，堆排序更适用于数据量比较大，每个元素都比较重要的场合。堆排序虽然具有一定的局限性，但在大规模数据排序时仍是一个非常好的选择。