堆排序

来源:互联网 发布:python curl post 编辑:程序博客网 时间:2024/06/06 23:57

堆排序是将输入序列建成堆,然后不断取出堆顶元素(一般是将堆顶元素放在后面),然后不断的对取出堆顶元素的堆进行调整,然后再取出堆顶元素,直至整个堆被取出。这样说可能有点不太明白,先说堆吧,就是完全二叉树,不过分为小根堆和大根堆,所有非叶子节点的值均不大(小)于其左右孩子的值,满足这一条件的堆为小(大)根堆
如图,比如输入序列3,2,8,9,5,1,4
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现在用数组存储该输入序列,按从小到大排序,先讨论调整堆,调整堆是取出堆顶元素后,对剩余的元素组成的堆进行调整,使之为大(小)顶堆,比如给定一个大顶堆
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现在取出堆顶元素9,将堆底元素送入堆顶
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现在就是调整堆的过程了,虽然根节点不满足大顶堆的性质,但是其以左右孩子为根节点的子树满足,所以将孩子中较大的与堆顶元素交换(这里是以大顶堆为例,所以为什么与孩子中较大的交换就不用说了吧),假设与右孩子交换,则根节点,左孩子均满足,只需继续对右孩子为根节点的子树进行调整即可
所以下一步将6和7交换
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现在以6为根节点的子树满足大顶堆的性质,无需调整,此时整个堆满足大顶堆的性质,取出7,将4放入堆顶,继续进行上述调整操作,最终排序完成

函数:heapAdjust

/*用数组来存储树,第0个元素为根节点        0    1        2 3    4    5    6 所以序号为i的结点的左右孩子(有的话)序号分别为2*i+1,2*i+2*/void heapAdjust(int a[], int low, int high)//对堆进行调整//a[]中除了第low个元素,其余都满足堆的定义,此函数功能为对第low个元素为根 //节点子树进行筛选,使之成为大顶堆{    int i = low;//初始时父亲序号为low    int parent = a[low];    for (int j = 2 * i+1; j <= high; j =2*j+1)    {        if (j < high&&a[j] < a[j + 1])            j = j + 1;//j为根节点的孩子中较大的节点的序号        if (parent > a[j])break;//如果父亲比孩子大,不用调整        //将父亲值设为孩子,i设置为下一趟循环中的父亲的序号        a[i] = a[j];    //没必要每次都交换,最后一次插入parent就行了        i = j;    }    a[i] = parent;//最后parent应该在位置i处,将a[i]设置为parent即可}

测试一下,比如上面取出9后,将6送入堆顶
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好了,堆调整没问题了,现在问题就是如何将给定的序列建成大根堆0
回到给定的序列3,2,8,9,5,1,4
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虽然整个堆不是大顶堆,但是最后一个元素是大顶堆(只有一个节点的堆),调整最后一个元素的父亲(设序号为i)为节点的堆,然后依次调整i-1,i-2…..0,至此,建堆完成
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最终将给定的序列建成了一个大顶堆,现在建堆,调整堆都完成了,堆排序也就完成了

函数:heapSort

void heapSort(int a[], int n)//n为数组a中元素的个数{    for (int i = n/2-1; i >= 0; --i)        heapAdjust(a, i, n-1);//通过不断调整将a[0,,,n-1]建成堆    for (int i = n - 1; i > 0; --i)    {        //将堆顶元素与堆底元素交换,最小元素移到后面        int temp = a[0];        a[0] = a[i];        a[i] = temp;        heapAdjust(a, 0, i - 1);    }}

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