二叉树-堆实现

目录

Test.c测试代码

test1

test2

test3

🎇Test.c总代码 

Heap.h头文件&函数声明

头文件

函数声明

🎇Heap.h总代码

Heap.c函数实现 

☁HeapInit初始化

☁HeapDestroy销毁

☁HeapPush插入数据

【1】插入数据

【2】向上调整Adjustup❗

数据交换Swap

☁HeapPop删除数据

【1】交换数据

【2】删除数据

【3】向下调整Adjustdown❗

假设法找Child 

数据交换Swap

☁HeapTop堆顶元素

☁HeapSize堆元素个数

☁HeapEmpty判断为空否

🎇Heap.c总代码 

拖了很久的【堆】，本周主要学习就是【数据结构】。本章【堆】是以【小堆】为例子。

  •  堆表面是数组，内核是完全二叉树/满二叉树
  • ❗HeapPush
  • ❗HeapPop
  • 函数如果需要多次复用才会提取出来
  • free会对NULL进行检查 
  • 用循环写起来很方便的代码就不要使用递归
  • do while循环用于无论循环条件如何，循环都会执行一次
  • 步骤--注意事项--循环结束条件--时间复杂度（下篇重点讲）

Test.c测试代码

#include"Heap.h"
int main()
{HP php;//HP*ph=&php//test1(&php);test2(&php);test3(&php);return 0;
}

test1

//建堆
void test1(HP* ph)
{int a[] = { 4,5,3,7,8,2,1,9,10 };HeapInit(ph);int i = 0;for (i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(a[0]); i++){HeapPush(ph, a[i]);}
}

test2

//找出堆的前K个数字
void test2(HP* ph)
{int a[] = { 4,5,3,7,8,2,1,9,10 };HeapInit(ph);int i = 0;int k = 5;for (i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(a[0]); i++){HeapPush(ph, a[i]);}while (k--){printf("%d ", HeapTop(ph));HeapPop(ph);}printf("\n");
}

 

test3

//排序--升序
void test3(HP* ph)
{int a[] = { 4,5,3,7,8,2,1,9,10 };HeapInit(ph);int i = 0;for (i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(a[0]); i++){HeapPush(ph, a[i]);}while (HeapEmpty(ph))//为NULLflase{printf("%d ", HeapTop(ph));HeapPop(ph);}
}

🎇Test.c总代码 

#include"Heap.h"
//建堆
void test1(HP* ph)
{int a[] = { 4,5,3,7,8,2,1,9,10 };HeapInit(ph);int i = 0;for (i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(a[0]); i++){HeapPush(ph, a[i]);}
}//找出堆的前K个数字
void test2(HP* ph)
{int a[] = { 4,5,3,7,8,2,1,9,10 };HeapInit(ph);int i = 0;int k = 5;for (i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(a[0]); i++){HeapPush(ph, a[i]);}while (k--){printf("%d ", HeapTop(ph));HeapPop(ph);}printf("\n");
}void test3(HP* ph)
{int a[] = { 4,5,3,7,8,2,1,9,10 };HeapInit(ph);int i = 0;for (i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(a[0]); i++){HeapPush(ph, a[i]);}while (HeapEmpty(ph))//为NULLflase{printf("%d ", HeapTop(ph));HeapPop(ph);}
}int main()
{HP php;//HP*ph=&php//test1(&php);test2(&php);test3(&php);return 0;
}

Heap.h头文件&函数声明

头文件

#pragma once
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>
typedef int HpDataType;//定义堆结构体
typedef struct Heap
{HpDataType* a;int size;int capacity;
}HP;

函数声明

//常用接口
void HeapInit(HP* php);
void HeapDestroy(HP* php);
void HeapPush(HP* php,HpDataType x);
void HeapPop(HP* php);
HpDataType HeapTop(HP* php);
int HeapSize(HP* php);
bool HeapEmpty(HP* php);

🎇Heap.h总代码

#pragma once
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>typedef int HpDataType;//定义堆结构体
typedef struct Heap
{HpDataType* a;int size;int capacity;
}HP;//常用接口
void HeapInit(HP* php);
void HeapDestroy(HP* php);
void HeapPush(HP* php,HpDataType x);
void HeapPop(HP* php);
HpDataType HeapTop(HP* php);
int HeapSize(HP* php);
bool HeapEmpty(HP* php);

Heap.c函数实现 

☁HeapInit初始化

#include"Heap.h"
void HeapInit(HP* php)
{assert(php);php->a = NULL;php->size = 0;php->capacity = 0;
}

☁HeapDestroy销毁

void HeapDestroy(HP* php)
{assert(php);free(php->a);//不用担心为NULL，free会对NULL做检查php->size = php->capacity = 0;
}

☁HeapPush插入数据

 先插入一个10到数组的尾上，再进行向上调整算法，直到满足堆。

【1】插入数据

void HeapPush(HP* php, HpDataType x)
{assert(php);//扩容if (php->size == php->capacity){int newcapacity = php->capacity == 0 ? 4 : 2 * php->capacity;HpDataType* tmp = (HpDataType*)realloc(php->a, newcapacity * sizeof(HpDataType));if (tmp == NULL){printf("fail realloc");return;}php->capacity = newcapacity;php->a = tmp;}//插入数据php->a[php->size] = x;php->size++;//向上调整//数组，调整元素下标AdjustUp(php->a, php->size - 1);
}

【2】向上调整Adjustup❗

//向上调整算法
void AdjustUp(HpDataType* a, int child)
{int parent = (child - 1) / 2;while ( child > 0 )//此刻parent已经数组越界{if (a[child] < a[parent]){//交换Swap(&a[child], &a[parent]);child = parent;parent = (parent - 1) / 2;}else//child>=parent{break;}}
}
数据交换Swap
//交换
void Swap(HpDataType* H1, HpDataType* H2)
{HpDataType tmp = *H1;*H1 = *H2;*H2 = tmp;
}

☁HeapPop删除数据

删除堆是删除堆顶的数据，将堆顶的数据根最后一个数据一换，然后删除数组最后一个数据，再进行向下调整算法。

//删除
void HeapPop(HP* php)
{assert(php);assert(php->size);//1.交换Swap(&php->a[0], &php->a[php->size - 1]);//2.删除php->size--;//3.向下调整--数组，结束条件size有关，调整的位置parentAdjustdown(php->a, php->size, 0);
}

【1】交换数据

	//1.交换Swap(&php->a[0], &php->a[php->size - 1]);

【2】删除数据

	//2.删除php->size--;

【3】向下调整Adjustdown❗

//3.向下调整--数组，结束条件size有关，调整的位置parent
Adjustdown(php->a, php->size, 0);
//向下调整
void Adjustdown(HpDataType* a, int size, int parent)
{//假设法int child = parent * 2 + 1;while (child < size )//why child < size && child+1<size{if (child + 1 < size && a[child + 1] < a[child]){child++;}//比较if (a[child] < a[parent]){//交换Swap(&a[child], &a[parent]);parent = child;child = child * 2 + 1;}else//>={break;}}
}
假设法找Child 
	int child = parent * 2 + 1;if (a[child + 1] < a[child]){child++;}
数据交换Swap
//交换
void Swap(HpDataType* H1, HpDataType* H2)
{HpDataType tmp = *H1;*H1 = *H2;*H2 = tmp;
}

☁HeapTop堆顶元素

HpDataType HeapTop(HP* php)
{assert(php);assert(php->size);return php->a[0];
}

☁HeapSize堆元素个数

int HeapSize(HP* php)
{assert(php);return php->size;
}

☁HeapEmpty判断为空否

bool HeapEmpty(HP* php)
{assert(php);return php->size != 0;//!=0是true不为NULL执行   ==0 flase 不执行
}

🎇Heap.c总代码 

#include"Heap.h"
void HeapInit(HP* php)
{assert(php);php->a = NULL;php->size = 0;php->capacity = 0;
}void HeapDestroy(HP* php)
{assert(php);free(php->a);//不用担心为NULL，free会对NULL做检查php->size = php->capacity = 0;
}
//交换
void Swap(HpDataType* H1, HpDataType* H2)
{HpDataType tmp = *H1;*H1 = *H2;*H2 = tmp;
}//向上调整算法
void AdjustUp(HpDataType* a, int child)
{int parent = (child - 1) / 2;while ( child > 0 )//此刻parent已经数组越界{if (a[child] < a[parent]){//交换Swap(&a[child], &a[parent]);child = parent;parent = (parent - 1) / 2;}else//child>=parent{break;}}
}void HeapPush(HP* php, HpDataType x)
{assert(php);//扩容if (php->size == php->capacity){int newcapacity = php->capacity == 0 ? 4 : 2 * php->capacity;HpDataType* tmp = (HpDataType*)realloc(php->a, newcapacity * sizeof(HpDataType));if (tmp == NULL){printf("fail realloc");return;}php->capacity = newcapacity;php->a = tmp;}//插入数据php->a[php->size] = x;php->size++;//向上调整//数组，调整元素下标AdjustUp(php->a, php->size - 1);
}//向下调整
void Adjustdown(HpDataType* a, int size, int parent)
{//假设法int child = parent * 2 + 1;while (child < size )//why child < size && child+1<size{if (child + 1 < size && a[child + 1] < a[child]){child++;}//比较if (a[child] < a[parent]){//交换Swap(&a[child], &a[parent]);parent = child;child = child * 2 + 1;}else//>={break;}}
}
//删除
void HeapPop(HP* php)
{assert(php);assert(php->size);//1.交换Swap(&php->a[0], &php->a[php->size - 1]);//2.删除php->size--;//3.向下调整--数组，结束条件size有关，调整的位置parentAdjustdown(php->a, php->size, 0);
}HpDataType HeapTop(HP* php)
{assert(php);assert(php->size);return php->a[0];
}int HeapSize(HP* php)
{assert(php);return php->size;
}bool HeapEmpty(HP* php)
{assert(php);return php->size != 0;//!=0是true不为NULL执行   ==0 flase 不执行
}

当然，【大堆】只要改变大小符号即可，如果你不想要改变，可以使用【回调函数】！！ 

🙂感谢大家的阅读，若有错误和不足，欢迎指正！希望本周可以结束【初阶数据结构】

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