二叉树顺序结构堆实现

news2024/11/27 8:24:53

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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parent
	Adjustdown(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parent
	Adjustdown(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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