堆排序演算法

2021-06-28 23:42:56 字數 1636 閱讀 7014

可以將堆作為一種資料結構,利用這個資料結構的特點實現排序

堆的結構與二叉樹類似,可以用陣列或者vector實現其結構

最大堆的根元素比左右兒子都大,且任意子堆都滿足該性質

左右兒子的查詢同二叉樹,假設以陣列的第乙個數ar

r[0]

作為根結點,ar

r[i]

的父結點和左右兒子的位置: pa

rent

(i)=

(i−1

)/2l

eft(

i)=2

i+1r

ight

(i)=

2i+2

堆排序思想略微複雜。

假設堆長度為

n ,按照最大堆的性質,根結點比左右兒子都大,則堆建成之後即可得到堆內最大元素。將最大元素與堆末尾元素交換,對前n−

1個元素再一次建堆即可得到次大元素…依次遞推可實現排序。

建堆過程是本演算法的難點。

保持堆性質。

交換最大元素之後,唯有新堆根元素可能不滿足最大堆條件。保持函式只是對根和左右兒子操作:根結點若不滿足要求,與其左右兒子較大者互換。交換之後的新位置上可能又不滿足最大堆條件,則遞迴呼叫自己繼續與下一層左右兒子互換。直到完成新堆的維護。

建堆。

先對部分規則的子堆進行操作保持子堆性質,接下來才進一步看如何從亂序列實現建堆。從最後乙個內結點到根結點自底向上逐一呼叫保持函式即可:先維護子堆,進一步維護上一層堆,直到完成建堆。

排序。

需要執行的操作為:每次換出最大的元素,換入原堆末尾元素;並且指定新堆的起始和終止,注意堆大小會逐次減1。

#include 

#include

#include

using

namespace

std;

void maxheapify(vector

& a, int i, int heapsize)

else

if ((r < heapsize) && a.at(r) > a.at(lar))

cout

<" "

}void buildmax(vector

& a)

}void heapsort(vector

& a)

}else

;int count = (int)(sizeof(arr) / sizeof(arr[0]));

vector

a(arr, arr+count);

for (int i=0; icout

<" __ ";

}cout

//int r=a.size()-1;

heapsort(a);

for (int i=0; icout

<" ";

}cout

0;}

保持函式維護堆所需時間複雜度為θ(

lg(n

))從無序建堆的過程,隨著所處裡的堆高度

h 增加,每層複雜度也不一樣,總複雜度為 ∑h

=0⌊l

g(n)

⌋⌈n2

h+1⌉

o(h)

=o(n

)堆排序演算法總體的複雜度o(

nlg(

n))

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