【C语言】堆的实现

news2024/9/23 5:17:12

堆的基本概念

堆在逻辑上是完全二叉树，那什么又是完全二叉树呢？

完全二叉树简单来说就是前n-1层每个节点都有两个儿子，最后一层叶子紧挨着排列。

堆在物理结构上适合用数组存储。

让我们先来学习树->二叉树的基本知识（可看文章：http://t.csdnimg.cn/8GUQH），来更好学习堆

堆分为大（根）堆和小（根）堆

大堆：任何一个父亲节点都大于他的两个儿子

小堆：任何一个父亲节点都小于他的两个儿子

补充（必须要掌握）

在数组中，孩子找父亲，父亲找孩子数组下标的表示

左孩子找父亲：parent(的下标)=chlid(的下标)*2+1；

右孩子找父亲：parent(的下标)=chlid(的下标)*2+2；

孩子找父亲：child=(parent-1)/2;

堆的定义

typedef int HPDataType;
typedef struct Heap
{
	HPDataType* a;//数组
	int size;
	int capacity;
}HP;

在堆中有两个很重要的算法：向上调整算法和向下调整算法

向上调整算法

假设我们要向一个小堆中插入一个数据，如果插入的数据比他的父亲还小，那我们就需要交换他们的位置，交换了之后，该数据成为替代原本的父亲，再比较他与他现在的父亲的关系，如果还是比他父亲小则，二者交换......直到插入的数据大于他的父亲。我们要实现一个向上调整算法

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;//找原本父亲的父亲下标
		}
		else
		{
			break;
		}
	}
}

为了更好的实现复用我们此处第一个参数传的是一个数组指针，而不是堆指针，插入是在数组最后一个数据的后面进行插入，所以我们要从下往上调整。

向下调整算法

该算法一般应用于，删除树顶数据。（以小堆为例）

第一步是要将树顶数据，与树末端数据进行交换，此时树末端数据成为新的树顶,size--删除原来的树顶

第二步再调用向下调整算法，此时树顶数据需要与他的儿子们比较，若是大于儿子，则要向下调整，调整到符号小堆结构为止

void AdjustDown(HPDataType*a, int n,int parent)
{
	int child = parent * 2 + 1;
	while (child<n)
	{
		if (child + 1 < n && a[child + 1] < a[child])
		{
			child++;
		}
		if (a[child] < a[parent])
		{
			Swap(&a[child], &a[parent]);
			parent = child;
			child = child * 2 + 1;
		}
		else
		{
			break;
		}
	}
}

初始化

方式一

void HPInit(HP* hp)
{
	assert(hp);
	hp->a = NULL;
	hp->size = hp->capacity = 0;
}

方式二

void HPArrayInit(HP* hp, HPDataType* a, int n)
{
	assert(hp);
	hp->a = (HPDataType*)malloc(sizeof(HPDataType) * n);
	if (hp->a == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		return;
	}
	memcpy(hp->a, a, n * sizeof(HPDataType));
	hp->size = hp->capacity = n;
	//向上调整,建堆时间复杂度O(N*logN)
	//for (int i = 1; i < hp->size; i++)
	//{
	//	Adjustup(hp->a, i);
	//}
	//向下调整，建堆时间复杂度O(N)
	for (int i = (hp->size - 1 - 1) / 2; i >= 0; i--)
	{
		AdjustDown(hp->a, hp->size, i);
	}
}

向上调整建堆与向下调整建堆时间复杂度的分析

向上

向下

销毁

void HPDestroy(HP* hp)
{
	assert(hp);
	hp->size = hp->capacity = 0;
	free(hp->a);
	hp->a = NULL;
}

堆的插入

//交换函数
void Swap(HPDataType* px, HPDataType* py)
{
	HPDataType tmp;
	tmp = *px;
	*px = *py;
	*py = tmp;
}

// 堆的插入
void HPPush(HP* hp, HPDataType x)
{
	assert(hp);
	//扩容
	if (hp->size == hp->capacity)
	{
		int newcapacity = hp->capacity == 0 ? 4 : 2 * hp->capacity;
		HPDataType* tmp = (HPDataType*)realloc(hp->a, sizeof(HPDataType)*newcapacity);
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			return;
		}
		hp->a = tmp;
		hp->capacity = newcapacity;
	}
	hp->a[hp->size++] = x;
	Adjustup(hp->a, hp->size - 1);
}

堆的删除

// 堆的删除
void HPPop(HP* hp)
{
	assert(hp);
	assert(hp->size > 0);
	Swap(&hp->a[0], &hp->a[hp->size - 1]);
	
	hp->size--;
	AdjustDown(hp->a, hp->size, 0);
}

取堆顶的数据

HPDataType HPTop(HP* hp)
{
	assert(hp);
	return hp->a[0];
}

判空

int HPEmpty(HP* hp)
{
	assert(hp);
	return hp->size == 0;
}

堆的个数

int HPSize(HP* hp)
{
	assert(hp);
	return hp->size;
}

总代码

头文件

#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>
#include<assert.h>
#include<string.h>


typedef int HPDataType;
typedef struct Heap
{
	HPDataType* a;
	int size;
	int capacity;
}HP;
//初始化
void HPInit(HP* hp);
void HPArrayInit(HP* hp, HPDataType* a, int n);
//销毁
void HPDestroy(HP* hp);
// 堆的插入
void HPPush(HP* hp, HPDataType x);
// 堆的删除
void HPPop(HP* hp);
// 取堆顶的数据
HPDataType HPTop(HP* hp);
// 堆的数据个数
int HPSize(HP* hp);
// 堆的判空
int HPEmpty(HP* hp);
//向上调整算法
void Adjustup(HPDataType* a, int child);
//向下调整算法
void AdjustDown(HPDataType* a, int n, int parent);

函数实现

#include"Heap.h"
//初始化
void HPInit(HP* hp)
{
	assert(hp);
	hp->a = NULL;
	hp->size = hp->capacity = 0;
}
void HPArrayInit(HP* hp, HPDataType* a, int n)
{
	assert(hp);
	hp->a = (HPDataType*)malloc(sizeof(HPDataType) * n);
	if (hp->a == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		return;
	}
	memcpy(hp->a, a, n * sizeof(HPDataType));
	hp->size = hp->capacity = n;
	//向上调整,建堆时间复杂度O(N*logN)
	//for (int i = 1; i < hp->size; i++)
	//{
	//	Adjustup(hp->a, i);
	//}
	//向下调整，建堆时间复杂度O(N)
	for (int i = (hp->size - 1 - 1) / 2; i >= 0; i--)
	{
		AdjustDown(hp->a, hp->size, i);
	}
}
//销毁
void HPDestroy(HP* hp)
{
	assert(hp);
	hp->size = hp->capacity = 0;
	free(hp->a);
	hp->a = NULL;
}
//交换函数
void Swap(HPDataType* px, HPDataType* py)
{
	HPDataType tmp;
	tmp = *px;
	*px = *py;
	*py = tmp;
}
//向上调整算法
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;//找原本父亲的父亲下标
		}
		else
		{
			break;
		}
	}
}
// 堆的插入
void HPPush(HP* hp, HPDataType x)
{
	assert(hp);
	//扩容
	if (hp->size == hp->capacity)
	{
		int newcapacity = hp->capacity == 0 ? 4 : 2 * hp->capacity;
		HPDataType* tmp = (HPDataType*)realloc(hp->a, sizeof(HPDataType)*newcapacity);
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			return;
		}
		hp->a = tmp;
		hp->capacity = newcapacity;
	}
	hp->a[hp->size++] = x;
	Adjustup(hp->a, hp->size - 1);
}
//向下调整算法
void AdjustDown(HPDataType*a, int n,int parent)
{
	int child = parent * 2 + 1;
	while (child<n)
	{
		if (child + 1 < n && a[child + 1] < a[child])
		{
			child++;
		}
		if (a[child] < a[parent])
		{
			Swap(&a[child], &a[parent]);
			parent = child;
			child = child * 2 + 1;
		}
		else
		{
			break;
		}
	}
}
// 堆的删除
void HPPop(HP* hp)
{
	assert(hp);
	assert(hp->size > 0);
	Swap(&hp->a[0], &hp->a[hp->size - 1]);
	
	hp->size--;
	AdjustDown(hp->a, hp->size, 0);
}
// 取堆顶的数据
HPDataType HPTop(HP* hp)
{
	assert(hp);
	return hp->a[0];
}
// 堆的数据个数
int HPSize(HP* hp)
{
	assert(hp);
	return hp->size;
}
// 堆的判空
int HPEmpty(HP* hp)
{
	assert(hp);
	return hp->size == 0;
}

测试

#include"Heap.h"
int main()
{
	int a[] = { 60,70,65,50,32,100 };

	HP hp;
	//HPInit(&hp);
	HPArrayInit(&hp, a, 6);
	/*for (int i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(int); i++)
	{
		HPPush(&hp, a[i]);
	}*/

	//printf("%d\n", HPTop(&hp));
	//HPPop(&hp);
	//printf("%d\n", HPTop(&hp));
	while (!HPEmpty(&hp))
	{
		printf("%d\n", HPTop(&hp));
		HPPop(&hp);
	}

	HPDestroy(&hp);

	return 0;

}

欢迎各位大佬一起学习交流~

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.coloradmin.cn/o/1966788.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系多彩编程网进行投诉反馈，一经查实，立即删除！

相关文章

verilog中的$radom函数

verilog中的$radom函数

我需要产生一个背压。背压每次经过x个时钟周期之后翻转&#xff0c;x是0到1_6000间的一个随机数。 如下图的代码&#xff0c;($random % 10)产生的是-9到9的数&#xff0c;包括0&#xff0c; ($random % 10) 1 那么值就在 -8到10之间。 always (posedge clk) beginDATA_READ…
阅读更多...
K8S可视化管理平台KubeSphere

K8S可视化管理平台KubeSphere

什么是 KubeSphere &#xff1f; KubeSphere 是一款开源项目&#xff0c;在目前主流容器调度平台 Kubernetes 之上构建的企业级分布式多租户容器管理平台&#xff0c;提供简单易用的操作界面以及向导式操作方式&#xff0c;在降低用户使用容器调度平台学习成本的同时&#xff…
阅读更多...
DBeaver连接mysql时，报错Public Key Retrieval is not allowed

DBeaver连接mysql时，报错Public Key Retrieval is not allowed

解决 在新建连接的时候&#xff0c;驱动属性里设置 allowPublicKeyRetrieval 的值为 true。
阅读更多...
SQL进阶技巧：Hive URL解析函数详解及实际应用

SQL进阶技巧：Hive URL解析函数详解及实际应用

目 录 0 实际业务需求 1 URL的基本组成 2 PROTOCOL 协议 3 Hive中的URL解析函数 3.1 数据准备 3.2 创建数据库 3.3 需求 3.3.1 parse_url 讲解 3.3.2 测试 3.3.3 实现需求 3.3.4 注意问题 3.5 parse_url_tuple 3.5.1 需求 3.5.2 实现需求 3.5.3 注意问题 4 小…
阅读更多...
HTML + CSS 学习指南：从入门到精通

HTML + CSS 学习指南：从入门到精通

一、HTML CSS 简介 HTML 和 CSS 在网页开发中扮演着至关重要的角色。HTML 如同网页的骨架&#xff0c;为网页提供了基本的结构和内容。它使用各种标签来定义页面的元素&#xff0c;如标题、段落、图片、链接等&#xff0c;确保信息得以有条理地组织和呈现。 CSS 则恰似网页的…
阅读更多...
点可云ERP进销存V8版本—购货退货单操作使用讲解

点可云ERP进销存V8版本—购货退货单操作使用讲解

本章我们讲解购货退货单的使用场景及操作使用说明。 购货退货单是指供应商收回或退还给采购方的货物的单据。它记录了购货方向供应商退还货物的详细信息&#xff0c;一般会在货物质量问题、退货政策、错误订购等情况下发生购货退货。 购货退货单可以通过两个方式产生&#xff0…
阅读更多...
学习记录——day24 多进程编程

学习记录——day24 多进程编程

创建三个进程 可以让父进程创建一个子进程&#xff0c;再由父进程或者子进程创建一个子进程 #include <myhead.h> int main(int argc, char const *argv[]) {pid_t pid fork();if (pid >0){//父进程pid_t pid1 fork();if (pid1 >0){printf("father\n"…
阅读更多...
linux Ubuntu 安装mysql-8.0.39 二进制版本

linux Ubuntu 安装mysql-8.0.39 二进制版本

我看到网上很多都写的乱七八糟, 我自己总结了一个 首先, 去Mysql官网上下载一个mysql-8.0.39二进制版本的安装包 这个你自己去下载我这里就写一个安装过程和遇到的坑 第一步 解压mysql压缩包和创建my.cnf文件 说明: 二进制安装指定版本MySQL的时候&#xff0c;需要手动写配置…
阅读更多...
十月稻田玉米品类全国销量领先背后：“卖点”到“买点”的用户思维

十月稻田玉米品类全国销量领先背后：“卖点”到“买点”的用户思维

近日&#xff0c;十月稻田在梯媒全新上线的新潮玉米广告&#xff0c;吸引了很多消费者的注意。 画面里&#xff0c;十月稻田的黄糯玉米棒金黄且饱满&#xff0c;旁白是广告语&#xff1a;“新玉米上市&#xff0c;香香香&#xff01;”。这支广告也挑起了许多观众的食欲&#…
阅读更多...
【QGroundControl二次开发】七.QGC自定义MAVLink消息MavLink通信协议 C++应用

【QGroundControl二次开发】七.QGC自定义MAVLink消息MavLink通信协议 C++应用

1. 接收解析源码分析 通过接收串口或UDP发来的的字节流buffer&#xff0c;长度lengthbuffer.size()&#xff0c;通过下列脚本解析&#xff0c;每解析出一个mavlink数据包就执行onMavLinkMessage函数 for(int i 0 ; i < length ; i){msgReceived mavlink_parse_char(MAVL…
阅读更多...
【运维自动化】网络统一监控运维管理解决方案（PPT建设方案）

【运维自动化】网络统一监控运维管理解决方案（PPT建设方案）

运维自动化是提升IT运维效率、降低人力成本、增强系统稳定性和可靠性的关键举措。随着业务规模的增长&#xff0c;传统的手动运维方式已难以满足快速响应和高效管理的需求。自动化运维通过脚本、工具和系统平台&#xff0c;实现日常任务自动化执行、故障预警与快速恢复、资源优…
阅读更多...
数据结构笔记纸质总结

数据结构笔记纸质总结

1.基本概念 2.复杂度 3.线性表 4.栈 5.队列 6.串 7.数组 8.矩阵 9.广义表 10.树
阅读更多...
15.3 Zookeeper官方使用_实现分布式锁

15.3 Zookeeper官方使用_实现分布式锁

1. 简介 2. 代码演示 2.1 客户端连接类 package com.ruoyi.common.zookeeper;import com.ruoyi.common.exception.UtilException; import
阅读更多...
命途多舛的Concepts：从提出到剔除再到延期最后到纳入，Concepts为什么在C++中大起大落？

命途多舛的Concepts：从提出到剔除再到延期最后到纳入，Concepts为什么在C++中大起大落？

在C的漫长发展史中&#xff0c;Concepts&#xff08;概念&#xff09;的故事显得尤为引人注目。它的历程不仅是C社区技术演进的缩影&#xff0c;也是对软件工程实践的一次深刻反思。本文将详细剖析C的Concepts&#xff1a;它是什么&#xff0c;它的设计初衷与使用场景&#xff…
阅读更多...
快手商业化 Java后端 二面｜面试官很nice

快手商业化 Java后端 二面｜面试官很nice

面试总结&#xff1a;没有那种纯八股问题&#xff0c;都是偏向于情景题。看到面试官最后出了一道多叉树的题目&#xff0c;我以为是想直接刷人&#xff0c;但还是尽力去尝试了一下&#xff0c;最后也没做出来&#xff0c;面试官很nice&#xff0c;在答不上来的时候会引导我去思…
阅读更多...
煤矿行业智慧矿山信息化解决方案

煤矿行业智慧矿山信息化解决方案

文章摘要 煤矿行业背景概述煤炭行业经历了从普通机械化到自动化的跨越&#xff0c;目前正向智能化发展。尽管煤矿智能化尚处于起步阶段&#xff0c;但智能化程度正不断进步。 煤矿信息化发展趋势信息化发展趋势从单机自动化监控系统&#xff0c;发展到全矿井综合自动化系统&am…
阅读更多...
【算法】斐波那契查找（黄金分割查找）

【算法】斐波那契查找（黄金分割查找）

原理 斐波那契查找的原理与二分查找、插值查找相似&#xff0c;仅仅是改变了中间节点&#xff08;mid&#xff09;的位置&#xff0c;mid 不再是中间或插值得到的&#xff0c;而是位于黄金分割点的附近&#xff0c;即 mid low F(k-1)-1 &#xff08;F代表斐波那契数列&#…
阅读更多...
Java 应用中的内存泄漏：常见场景及最佳实践

Java 应用中的内存泄漏：常见场景及最佳实践

内存泄漏是 Java 应用程序中一个常见而棘手的问题&#xff0c;它会导致应用程序的内存使用不断增长&#xff0c;最终影响性能和稳定性。尽管 Java 提供了垃圾回收机制来自动管理内存&#xff0c;但内存泄漏问题依然普遍存在。内存泄漏的根源可能包括不再使用的对象仍被持有引用…
阅读更多...
第四范式上线搜广推一体化平台 赋能企业高效增长

第四范式上线搜广推一体化平台 赋能企业高效增长

产品上新 Product Release 今天&#xff0c;第四范式产品再度上新&#xff0c;正式升级并推出的“搜广推”一体化平台——天枢。 天枢拥有全面的用户画像分析、端到端的搜索推荐一体化、一站式流量运营管理等能力&#xff0c;集合智能搜索、智能推荐和智能推广三大能力于一身&a…
阅读更多...
酷柚易汛ERP全新功能插件上线“业绩提成”很多老板期待已久，终于来啦！

酷柚易汛ERP全新功能插件上线“业绩提成”很多老板期待已久，终于来啦！

业绩提成基于进销存系统销货业务设计的、用于自动化处理业务员销货业绩与提成计算过程的插件&#xff0c;汇总累计进销存系统产生的业绩额度并根据自定规则计算对应提成金额&#xff0c;以减少人力计算成本 多场景适配 集成了常用的提成方式&#xff0c;并且可设置提成额度限…
阅读更多...
推荐文章
最新文章

Copyright @ 2022~2023