堆排序（Heapsort）是指利用堆這種資料結構所設計的一種排序演算法。堆積是一個近似完全二叉樹的結構，並同時滿足堆積的性質：即子結點的鍵值或索引總是小於（或者大於）它的父節點。堆排序可以說是一種利用堆的概念來排序的選擇排序。分為兩種方法：

1. 大頂堆：每個節點的值都大於或等於其子節點的值，在堆排序演算法中用於升序排列；
2. 小頂堆：每個節點的值都小於或等於其子節點的值，在堆排序演算法中用於降序排列；

堆排序的平均時間複雜度為 Ο(nlogn)。

1.演算法步驟

1. 建立一個堆 H[0……n-1]；

2. 把堆首（最大值）和堆尾互換；

3. 把堆的尺寸縮小 1，並呼叫 shift_down(0)，目的是把新的陣列頂端資料調整到相應位置；

4. 重複步驟 2，直到堆的尺寸為 1。

2.動圖演示

3.程式碼實現

public int[] sort(int[] sourceArray) throws Exception {
    // 對 arr 進行拷貝，不改變引數內容
    int[] arr = Arrays.copyOf(sourceArray, sourceArray.length);

    int len = arr.length;

    buildMaxHeap(arr, len);

    for (int i = len - 1; i > 0; i--) {
        swap(arr, 0, i);
        len--;
        heapify(arr, 0, len);
    }
    return arr;
}

private void buildMaxHeap(int[] arr, int len) {
    for (int i = (int) Math.floor(len / 2); i >= 0; i--) {
        heapify(arr, i, len);
    }
}

private void heapify(int[] arr, int i, int len) {
    int left = 2 * i + 1;
    int right = 2 * i + 2;
    int largest = i;

    if (left < len && arr[left] > arr[largest]) {
        largest = left;
    }

    if (right < len && arr[right] > arr[largest]) {
        largest = right;
    }

    if (largest != i) {
        swap(arr, i, largest);
        heapify(arr, largest, len);
    }
}

private void swap(int[] arr, int i, int j) {
    int temp = arr[i];
    arr[i] = arr[j];
    arr[j] = temp;
}