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;
}
}