排序演算法 堆排序

2021-08-17 00:12:36 字數 3229 閱讀 4742

**:

堆排序:

堆排序是利用這種資料結構而設計的一種排序演算法,堆排序是一種選擇排序,它的最壞,最好,平均時間複雜度均為o(nlog2n),它也是不穩定排序。首先簡單了解下堆結構。

堆:

堆是具有以下性質的完全二叉樹

每個結點的值都大於或等於其左右孩子結點的值,稱為大頂堆;或者每個結點的值都小於或等於其左右孩子結點的值,稱為小頂堆。如下圖:

同時,我們對堆中的結點按層進行編號,將這種邏輯結構對映到陣列中就是下面這個樣子

該陣列從邏輯上講就是乙個堆結構,我們用簡單的公式來描述一下堆的定義就是:

大頂堆:arr[i] >= arr[2i+1] && arr[i] >= arr[2i+2]

小頂堆:arr[i] <= arr[2i+1] && arr[i] <= arr[2i+2]

堆排序的基本思想是:

將待排序序列構造成乙個大頂堆,此時,整個序列的最大值就是堆頂的根節點。將其與末尾元素進行交換,此時末尾就為最大值。然後將剩餘n-1個元素重新構造成乙個堆,這樣會得到n個元素的次小值。如此反覆執行,便能得到乙個有序序列了。

步驟一 構造初始堆。將給定無序序列構造成乙個大頂堆(一般公升序採用大頂堆,降序採用小頂堆)。

假設給定無序序列結構如下

此時我們從最後乙個非葉子結點開始(葉結點自然不用調整,第乙個非葉子結點 arr.length/2-1=5/2-1=1,也就是下面的6結點),從左至右,從下至上進行調整。

找到第二個非葉節點4,由於[4,9,8]中9元素最大,4和9交換。

這時,交換導致了子根[4,5,6]結構混亂,繼續調整,[4,5,6]中6最大,交換4和6。

此時,我們就將乙個無需序列構造成了乙個大頂堆。

步驟二 將堆頂元素與末尾元素進行交換,使末尾元素最大。然後繼續調整堆,再將堆頂元素與末尾元素交換,得到第二大元素。如此反覆進行交換、重建、交換。

a.將堆頂元素9和末尾元素4進行交換

b.重新調整結構,使其繼續滿足堆定義

c.再將堆頂元素8與末尾元素5進行交換,得到第二大元素8.

後續過程,繼續進行調整,交換,如此反覆進行,最終使得整個序列有序

再簡單總結下堆排序的基本思路:

a.將無需序列構建成乙個堆,根據公升序降序需求選擇大頂堆或小頂堆;

b.將堆頂元素與末尾元素交換,將最大元素」沉」到陣列末端;

c.重新調整結構,使其滿足堆定義,然後繼續交換堆頂元素與當前末尾元素,反覆執行調整+交換步驟,直到整個序列有序。

public

static

void

main(string args) ;

heapsort(arr);

showarr(arr);

//1 2 3 4 5 6 7 9 10

} public

static

void

showarr(int arr)

}//堆排序

public

static

void

heapsort(int arr)

//2.調整堆結構,交換堆頂元素和末尾元素

for(int j=arr.length-1;j>0;j--)

}//調整大頂堆(此時大頂堆已構建完成)

private

static

void

adjustheap(int arr, int i, int length)

if(arr[k]>temp)else

}arr[i]=temp;//將temp值放到最終的位置

}

堆排序是一種選擇排序,整體主要由構建初始堆+交換堆頂元素和末尾元素並重建堆兩部分組成。其中構建初始堆經推導複雜度為o(n),在交換並重建堆的過程中,需交換n-1次,而重建堆的過程中,根據完全二叉樹的性質,[log2(n-1),log2(n-2)…1]逐步遞減,近似為nlog2n(2為底)。所以堆排序時間複雜度一般認為就是o(nlog2n)級,空間複雜度o(1)。

排序演算法 堆排序

1 什麼是堆 首先它是一顆完全二叉樹,並且父結點的值大於子節點的值 最大堆 或父結點的值小於子結點的值 最小堆 小根堆 根結點 亦稱為堆頂 的關鍵字是堆裡所有結點關鍵字中最小者的堆稱為小根堆,又稱最小堆。大根堆 根結點 亦稱為堆頂 的關鍵字是堆裡所有結點關鍵字中最大者,稱為大根堆,又稱最大堆。2 堆...

排序演算法 堆排序

花了一晚上時間研究堆排序,這個排序困擾了哥很久,終於搞清楚了。一 堆的定義 1.父結點的鍵值總是大於或等於 小於或等於 任何乙個子節點的鍵值 2 每個結點的左子樹和右子樹都是乙個二叉堆 都是最大堆或最小堆 二 已知結點 i 則它的子結點 為2 i 1 與 2 i 2 父節點為 i 1 2 三 堆排序...

排序演算法 堆排序

由於不經常使用,之前學習看過的演算法都給忘了。現在把他們寫下來,記錄下來,以方便以後查閱。本篇文章的 即為堆排序的 主函式中是對輸入檔案中的序列進行排序,並將結果輸出到乙個檔案中。這是一種形式類似於google codejam的測試方法。include include using namespace...