C 排序演算法之堆排序

2022-09-26 09:51:26 字數 1890 閱讀 3360

一、基本概念

堆:這裡是指一種資料結構,而不是我們在c#中提到的用於儲存引用型別物件的地方。它可以被當成一棵完全二叉樹lnemcgqax。

為了將堆用陣列www.cppcns.com來存放,這裡對每個節點標上順序。事實上,我們可以用簡單的計算公式得出父節點,左孩子,右孩子的索引:

parent(i) =

left(i) = 2i

right(i)=2i + 1

最大堆和最小堆:最大堆是指所有父節點的值都大於其孩子節點的堆,即滿足以下公式:

a[parent[i]]

a[i](a是指存放該堆的陣列)

最小堆相反。

最大堆和最小堆是堆排序的關鍵,可知最大堆的根節點是堆中最大的節點。因此只要我們構造出最大(小)堆,最大(小)的元素也就得到了,然後再對剩下的元素繼續構造最大(小)堆,就可以取出第二大(小)的元素,依此類推,直到排序完成。

二、構造最大(小)堆

我們已經得知構造最大(小)堆是堆排序的關鍵,下面就來看看如何構造最大堆。

萬事開頭難,首先來看一種特殊的情形吧:堆的根節點的左子樹和右子樹都已經是最大堆了,然而根節點卻比孩子節點小,當然,這個堆不滿足最大堆的定義。為了⑩這個堆成為最大堆,我們可以按如下步驟操作:

(1)將根節點與左右孩子中最大的交換

(2)交換之後可能會面臨左或右子樹不是最大堆的問題,但由於整個左(右)子樹一開始就是最大堆,問題又回到了最開始的狀態,因此只要如此反覆即可得到最大堆。

對於上面的特殊堆已經找到了解決辦法,但對於一般意義上的堆呢?

我們可以選擇自底向上來構造:葉子節點是特殊的最大堆,舉程式設計客棧個例子有葉子節點a,b,它們的父節點是p;a,b肯定已經是最大堆了,這是要保證a,b,p組成的子樹是最大堆。這個堆很眼熟是不是?沒錯,它就是前面提到的特殊的堆。在a,b,p組成的子樹變成最大堆後,我們又可以類似的使該子樹,該子樹的父節點,以及同胞子樹(或節點)組成的新子樹成為最大堆,如此類推,最終使堆變為最大堆。

對於求解最小堆與此類似。

三、實現

完整**:

複製** **如下:

namespace heapsort

;//為了方便,索引0處不存放元素(或存放無用元素)

heapsize = heap.length -www.cppcns.com 1;

buildmaxheap(heap);

for (var i = heap.length - 1; i >= 2; i--)

foreach (var i in heap)

console.write(i + " ");

} static void buildmaxheap(int heap) }

static void maxheapfy(int heap, int index)

if (rightchildindex <= heapsize && heap[rightchildindex] > heap[largeritemindex])

if( index != largeritemindex) }

static void swap(int heap, int index1, int index2) }

} 1.maxheapfy:該方法的前提是index處節點的左右子樹已經是最大堆,最終的目的是使以index處節點為根的堆成為最大堆

2.buildmaxheap:該方法涉及乙個事實:如果乙個對含n個元素,那麼從

開始的元素(假設節點下表從1開始)就一定是葉子節點(這一點可以用反證法證明,假設

處節點不是葉子節點,那麼該節點必包含子節點,從而可以得出其左孩子的索引2 *(

) > n的結論,顯然這是錯誤的)。在這個前提下,該方法至底向上通過maxheapfy將堆構建成最大堆。

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C 演算法基礎之排序 堆排序

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