堆与堆排序
来源:互联网 发布:软件升级必然凯文凯利 编辑:程序博客网 时间:2024/04/30 05:07
堆的存储:
一般都用数组来表示堆,i结点的父结点下标就为(i – 1) / 2。它的左右子结点下标分别为2 * i + 1和2 * i + 2。如第0个结点左右子结点下标分别为1和2。
堆排序的思想:
利用大顶堆(小顶堆)堆顶记录的是最大关键字(最小关键字)这一特性,使得每次从无序中选择最大记录(最小记录)变得简单。
其基本思想为(大顶堆):
1)将初始待排序关键字序列(R1,R2....Rn)构建成大顶堆,此堆为初始的无序区;
2)将堆顶元素R[1]与最后一个元素R[n]交换,此时得到新的无序区(R1,R2,......Rn-1)和新的有序区(Rn),且满足R[1,2...n-1]<=R[n];
3)由于交换后新的堆顶R[1]可能违反堆的性质,因此需要对当前无序区(R1,R2,......Rn-1)调整为新堆,然后再次将R[1]与无序区最后一个元素交换,得到新的无序区(R1,R2....Rn-2)和新的有序区(Rn-1,Rn)。不断重复此过程直到有序区的元素个数为n-1,则整个排序过程完成。
操作过程如下:
1)初始化堆:将R[1..n]构造为堆;
2)将当前无序区的堆顶元素R[1]同该区间的最后一个记录交换,然后将新的无序区调整为新的堆。
因此对于堆排序,最重要的两个操作就是构造初始堆和调整堆,其实构造初始堆事实上也是调整堆的过程,只不过构造初始堆是对所有的非叶节点都进行调整。
下面举例说明:
给定一个整形数组a[]={16,7,3,20,17,8},对其进行堆排序。
首先根据该数组元素构建一个完全二叉树,得到
20和16交换后导致16不满足堆的性质,因此需重新调整
这样就得到了初始堆。
此时3位于堆顶不满堆的性质,则需调整继续调整
#include<iostream>
#include<algorithm>
using namespace std;
void HeapAdjust(int *a,int i,int size)
{
int lchild = 2 * i;
int rchild = 2 * i + 1;
int max = i;
if(i <= size / 2)
{
if(lchild < size&&a[lchild] > a[max])
{
max = lchild;
}
if(rchild < size&&a[rchild] > a[max])
{
max = rchild;
}
if(max != i)
{
swap(a[i],a[max]);
HeapAdjust(a,max,size);
}
}
}
void BuildHeap(int *a,int size)
{
for(int i = size / 2;i >= 1;i--)
{
HeapAdjust(a,i,size);
}
}
void HeapSort(int *a,int size)
{
BuildHeap(a,size);
for(int i = size;i >= 1;i--)
{
swap(a[1],a[i]);
HeapAdjust(a,1,i-1);
}
}
int main()
{
int a[] = {16,7,3,20,17,8};
int size = 6;
HeapSort(a,size);
for(int i = 1;i <= sizeof(a)/sizeof(a[0]);i++)
{
cout<<a[i]<<" ";
}
cout<<endl;
return 0;
}
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