堆的性质:
堆中某个节点的值总是不大于或不小于其父节点的值;
堆总是一棵完全二叉树。
大堆:任何父亲≥孩子
小堆:任何父亲≤孩子
接下来,我们要做的便是对堆进行增加和删除:
首先是增加操作,我们这里采用向上调整的方式来进行增加:
void AdjustUP(HPDataType* a, int child)
{int parent = (child - 1) / 2;while (child > 0){if (a[child] < a[parent]){Swap(&a[child], &a[parent]);child = parent;parent = (parent - 1) / 2;}else{break;}}
}
时间复杂度:O(logN)
比如我们有这样一组数据:
int a[] = { 65,100,70,32,50,60 };
然后对其进行操作如下;
void HeapPush(HP* php, HPDataType x)
{assert(php);//扩容if (php->size == php->capacity){int newCapacity = php->capacity == 0 ? 4 : php->capacity * 2;HPDataType* tmp = (HPDataType*)realloc(php->a, sizeof(HPDataType) * newCapacity);if (tmp == NULL){perror("realloc fail");exit(-1);}php->a = tmp;php->capacity = newCapacity;}php->a[php->size] = x;php->size++;AdjustUP(php->a, php->size - 1);
}
运行结果为:
结果:
嘿嘿,怎么着?这不就是小堆嘛?
那么呢,接下来我们便进行数据的删除操作:
我们先来考虑这样一个问题:删除哪个数据最有价值呢?
显然是删除根because挪动覆盖第一个位置根,关系全乱了,剩下的值,不一定是堆
你看,你看,这不是没乱吗?
雷布斯:这绝对是来捣乱的(这种情况呢,显然只是一个巧合)
不信,我们再来看一个:
你看全乱了,所以这种方式好不好呢?
那不好怎么办呢?别慌,让我们娓娓道来:
我们不影响其他位置,加上尾插和尾删的效率很好,所以只把要删除的元素和最后一个元素换换位置,你看:
向下调整:
void AdjustDown(HPDataType* a, int n, int parent)
{int child = parent * 2 + 1;while (child < n){//找出小的那个孩子if (child+1 < n && a[child + 1] < a[child]){++child;}if (a[child] < a[parent]){Swap(&a[child], &a[parent]);//继续向下调整parent = child;child = parent * 2 + 1;}else{break;}}
}
时间复杂度:O(logN)
其次,我们仔细看,经过这一系列操作,我们是不是还把这一组数据中的次小元素给找了出来?
那我们再继续pop,是不是又找到了第三小?依次反复……是不是就成为了排序
我们来操作一下,对某个数组进行排序。
如果要求的是升序,应该选择 大堆 还是 小堆 呢?
升序:建大堆
堆顶跟最后一个交换 最大的数据排好了 剩下数据向下调整,选出次大的,代价是logN
合计是:N*logN
//升序
void HeapSort(int* a, int n)
{//建堆 (大堆)or (小堆)for (int i = 1; i < n; i++){AdjustUP(a, i);}int end = n - 1;while (end > 0){Swap(&a[0], &a[end]);AdjustDown(a, end, 0);--end;}
}