資料結構與演算法 堆

2021-09-26 16:38:37 字數 883 閱讀 6855

堆:完全二叉樹,高度為o(lgn),基本操作至多和樹的高度成正比,

構建堆的時間複雜度是o(n),

堆是一顆完全二叉樹,假設有n個節點,樹高h=log2(n).證明方法如下:

1 )假設根節點的高度為0,葉子節點高度為h,每層包含元素個數為2^x,x 從0 到h。

2 )構建堆的過程是自下而上,對於每層非葉子節點需要調整的次數為h-x,因此很明顯根節點需要調整(h-0) 次,每一層節點需要調整(h-1) 次,最下層非葉子節點需要調整1次。

3 )因此可知:構造樹高為h 的二叉樹精確時間複雜度為:

s=1*2^(h-1)+2*2^(h-2)+....+h*2^0

可以看出以上公式是等差數列和等比數列乘積之和,可以通過錯位相減求。

可以得到s=2*2^h-2-h

將h=log2(n)代入的s=2n-2-log2(n),近似的時間複雜度就是o(n).

4)  堆找出第k大元素的複雜度是o(n).

2 堆排序

過程: (1) 建立堆 (2) 得到堆頂元素為最大元素(3) 去掉堆頂,將堆最後乙個元素放到堆頂,此時可通過一次調整重新使堆有序,(4) 堆頂元素為第二大元素(5) 重複步驟3,直到堆變空。

ref:

3  topk 問題( 堆應用)

現有n 個數,設計演算法得到前k 大的數(k常用語實現**熱搜榜

解決思路: (1) 排序後切片:o(nlogn)

(2) 排序lowb 三人組:o(kn)

(3) 堆排序的思路:o(nlogk)

取列表前k個元素建立乙個小根堆,堆頂就是目前第k 大的數/ 小的數

依次向後遍歷原列表,對於列表中的元素,如果小於堆頂,則忽略該元素,如果大於堆頂,則將堆頂更換為該元素,並且對堆進行依次調整。遍歷列表所有元素後,倒序彈出堆頂。

資料結構與演算法 堆結構

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在 演算法設計技巧與分析 這本書的第四章,介紹了堆。於是按照上面的偽 實現了一下。資料結構定義maxheap.hpp如下,1 ifndef max heap hpp 2 define max heap hpp 34 include 5using std vector 67 class maxheap...

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