經典排序之堆排序及其優化

2021-10-18 22:54:24 字數 2787 閱讀 4050

堆排序(heap sort):建堆,將最大值/最小值放到對應的位置上。

我們看堆排序以前,先回憶一下完全二叉樹有一條性質,如果將一顆完全二叉樹從0開始編號(從上到下,從左到右),結點編號i為0到n-1,如果滿足2 i + 1 <= n - 1,則證明有左,滿足2 i +2 <= n - 1,則證明有右,父親結點的範圍為0到 n / 2 - 1。那這與堆排序又有什麼關係呢?堆的內部就是遵循以上邏輯關係的。注意:堆內部只是遵循完全二叉樹所有的這條性質的邏輯關係,並非是一棵樹,它的本質仍是陣列。

待排資料為:8、12、19、1、14、7、20、6。這組資料並非是堆。我們先將這組資料按照邏輯結構化成二叉樹的樣子。

堆分為兩種,大根堆(三者父親最大):所有的父親結點的值都大於其左右結點,小根堆(三者父親最小)剛好反過來,所有根節點都小於其左右結點,並且不管是大根堆還是小根堆,左右兄弟結點是不存在比較關係的,只有父親和孩子之間存在比較關係。

我們要先將堆建出來,建乙個大堆。從最下面最後乙個父親結點1開始,6沒有兄弟,1與左孩子6比,1比6小,二者交換。7與20比,20大,19與20比,20大,19與20交換,6與14比,14大,12與14比,14大,12與14交換,14與20比,20大,8與20比,20大,8與20交換,然後根的右結點已經調整過了,但是在調整完上面以後,他就不符合大堆的性質,需要再調,7和19比,19大,8和19比,19大,8與19交換。這時候大堆就算建完了為:20、14、19、6、12、7、8、1。

這時候大堆就算建完了為:20、14、19、6、12、7、8、1。

我們現在已經建完堆(初始堆)了,需要把最大/最小元素放到對應的位置上去,因為剛剛我們建的是大堆,所以堆頂一定是最大值。最大值要放在最後面,20與1交換,20沒有必要在參與接下來的操作,剩餘1、14、19、6、12、7、8。經過交換以後這已經不是大堆了,14與19比,19大,1與19比,19大,19與1交換,7和8比,8大,1和8,8大,1與8交換。

堆變成19、14、8、6、12、7、1。同理第二大元素19,19和1發生交換。剩餘1、14、8、6、12、7;接著重複以上操作。

大堆為:14、12、8、6、1、7,第三大元素14,與倒數第三個元素發生交換,剩餘7、12、8、6、1。

大堆為:12、7、8、6、1;第四大元素12,與倒數第4個元素交換;剩餘1、7、8、6。

大堆為:8、7、1、6,第五大元素8與倒數第五個元素6發生交換;剩餘6、7、1。

大堆為:7、6、1,堆頂7與當前最後操作元素1交換;剩餘1、6。

大堆為:6、1,堆頂6與當前最後操作元素1交換;剩餘1,結束。

排序完成:20、19、14、12、8、7、6、1。

#

include

#define

left(2

*nrootid +1)

#define

right(2

*nrootid +2)

//堆排

void

adjust

(int arr,

int nlength,

int nrootid)

else

}else

else}}

//乙個孩子

else

if(left < nlength)

else

}//0個孩子

else}}

void

heapsort

(int arr,

int nlength)

for(i = nlength-

1;i >

0;i--)}

void

printf

(int arr,

int nlength)

}int

main()

;heapsort

(arr,

sizeof

(arr)

/sizeof

(arr[0]

));printf

(arr,

sizeof

(arr)

/sizeof

(arr[0]

));printf

("\n");

return0;

}

堆排優化:

調整的三段**都是孩子裡大的與父親進行比較,然後如果較大的孩子比父親大,二者就發生交換。那我們一開始來的時候就找到較大的孩子賦值給max,接下來讓max與父親進行比較。

void

adjust2

(int arr,

int nlength,

int nrootid)

}//大的和父親比較

if(arr[max]

> arr[nrootid]

)else

}}

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