基於堆積樹的選擇排序(Heap排序法)

2021-06-19 22:39:30 字數 2257 閱讀 5578

選擇排序法的概念簡單,每次從未排序部份選一最小值,插入已排序部份的後端,其時間主要花費於在整個未排序部份尋找最小值,如果能讓搜尋最小值的方式加 快,選擇排序法的速率也就可以加快,heap排序法讓搜尋的路徑由樹根至最後乙個樹葉,而不是整個未排序部份,因而稱之為改良的選擇排序法。

heap排序法使用heap tree(堆積樹),樹是一種資料結構,而堆積樹是乙個二元樹,也就是每乙個父節點最多只有兩個子節點(關於樹的詳細定義還請見資料結構書籍),堆積樹的 父節點若小於子節點,則稱之為最小堆積(min heap),父節點若大於子節點,則稱之為最大堆積(max heap),而同一層的子節點則無需理會其大小關係,例如下面就是乙個堆積樹: 

可以使用一維陣列來儲存堆積樹的所有元素與其順序,為了計算方便,使用的起始索引是1而不是0,索引1是樹根位置,如果左子節點儲存在陣列中的索引為s,則其父節點的索引為s/2,而右子節點為s+1,就如上圖所示,將上圖的堆積樹轉換為一維陣列之後如下所示:

首先必須知道如何建立堆積樹,加至堆積樹的元素會先放置在最後乙個樹葉節點位置,然後檢查父節點是否小於子節點(最小堆積),將小的元素不斷與父節點交換,直到滿足堆積樹的條件為止,例如在上圖的堆積加入乙個元素12,則堆積樹的調整方式如下所示:

建立好堆積樹之後,樹根一定是所有元素的最小值,您的目的就是:

將最小值取出

然後調整樹為堆積樹

不斷重複以上的步驟,就可以達到排序的效果,最小值的取出方式是將樹根與最後乙個樹葉節點交換,然後切下樹葉節點,重新調整樹為堆積樹,如下所示:

調整完畢後,樹根節點又是最小值了,於是我們可以重複這個步驟,再取出最小值,並調整樹為堆積樹,如下所示:

如此重複步驟之後,由於使用一維陣列來儲存堆積樹,每一次將樹葉與樹根交換的動作就是將最小值放至後端的陣列,所以最後陣列就是變為已排序的狀態。

其實堆積在調整的過程中,就是乙個選擇的行為,每次將最小值選至樹根,而選擇的路徑並不是所有的元素,而是由樹根至樹葉的路徑,因而可以加快選擇的過程, 所以heap排序法才會被稱之為改良的選擇排序法。

#define max 10

#define swap(x,y)

void createheap(int);

void heapsortt(int);

//主程式(c/oc)

int number[max+1] = ;

int i, num;

srand(time(null));

printf("排序前:");

for(i = 1; i <= max; i++)

printf("\n建立堆積樹:");

createheap(number); //建立堆積樹

for(i = 1; i <= max; i++) //列印堆積樹

printf("%d ", number[i]);

printf("\n");

heapsortt(number); //利用堆積樹進行選擇排序

printf("\n");

//建立堆積樹

void createheap(int number) ; //臨時陣列

for(i = 1; i <= max; i++)

}for(i = 1; i <= max; i++) //賦值

number[i] = heap[i];

}

//選擇排序

void heapsortt(int number)

printf("\n排序中:");

for(i = max; i > 0; i--) //最小值已經放到較大下標處(已在堆積樹外),故倒序列印

printf("%d ", number[i]);} }

氣泡排序與選擇排序的不同 快速排序與選擇排序的結合

氣泡排序可以說是最簡單的排序了。我們學習c語言迴圈的時候都會提到。可見這是一種淺而易懂的排序演算法!但不見得這種演算法就沒用處。首先,他很容易理解,這樣在各種教材中比較適合拿來 開門見山 其次是他很穩定。若明確知道即將排的數字很混亂,隨機性很強,則用氣泡排序也未償不可。誰讓他始終是o n 2 呢。氣...

氣泡排序與選擇排序的不同 快速排序與選擇排序的結合

氣泡排序與選擇排序的不同 快速排序與選擇排序的結合 氣泡排序可以說是最簡單的排序了。我們學習c語言迴圈的時候都會提到。可見這是一種淺而易懂的排序演算法!但不見得這種演算法就沒用處。首先,他很容易理解,這樣在各種教材中比較適合拿來 開門見山 其次是他很穩定。若明確知道即將排的數字很混亂,隨機性很強,則...

演算法的效率(氣泡排序 選擇排序 快排)

演算法的效率可以用 時間複雜度o n 來度量。時間複雜度反應了程式執行時間隨輸入規模增長而增長的量級,很大程度上能反應演算法的優略程度。我們最開始認識的排序方法有氣泡排序和選擇排序但是這個演算法的效率怎麼樣呢,讓我們來測試一下。首先,我們隨機生成乙個長度為100000的隨機數組,並選用選擇排序的方法...