堆排序

作者: 伊撒斯 | 来源:发表于2018-12-22 11:40 被阅读0次

堆的介绍

实例问题:
如果需要在一堆数据里面,不断提取,其中最大或最小的数据;
请问怎么实现?

实例分析:
可以使堆排序,实现上述功能:
堆是一个完全二叉树;
对于堆来说,有大顶堆和小顶堆的区别;
大顶堆:根结点对应的数据值,跟其他结点对应的数据值比较,根结点对应的数据值,最大,如下图所示:

image.png

小顶堆:根结点对应的数据值,跟其他结点对应的数据值比较,根结点对应的数据值,最小,如下图所示:

image.png

杂论无章的完全二叉树,构造成大顶堆之后,如果要变成小顶堆,实现思路如下:
先将大顶堆的根结点,移到最下面;
然后将n-1个值,重新排序成大顶堆,移到最下面;
。。。。。。
移植n-1次,还剩一个值在最上面,作为根结点;
这就是小顶堆了。

代码实现-大顶堆

首先,新建工程,如下图所示:

image.png

参考配置工程参数,如下图所示:

image.png

在主函数中,随机定义一个数组,存储几组数据,如下图所示:

image.png

定义大顶堆的排序方法,其中传递数组参数,如下图所示:

image.png

因为,编号最大的结点,肯定是叶子结点;
所以根据公式:左子结点是2i,右子结点是2i+1

最大编号的结点,对应的父结点为:n/2=i,取商即可,忽略余数;
根据该父结点,同理,对应父结点的父结点为:n/2=a,取商即可,忽略余数;
一直到,编号为1为止,如下图所示:

image.png

然后,完成一次大顶堆的排序;
首先,设置max最大值,默认为i;
根据公式,左子结点的编号,就是2i;右子结点的编号,就是2i+1;
如图所示:

image.png

判断,如果左子结点的编号值,小于最大编号值;如果左子结点,对应的数据值,大于默认的最大数据值;
将左子结点的编号值,赋值给,最大数据的编号值;
如下图所示:

image.png

同理,判断,如果右子结点的编号值,小于最大编号值;如果右子结点,对应的数据值,大于默认的最大数据值;
将右子结点的编号值,赋值给,最大数据的编号值;
如下图所示:

image.png

判断,max是否仍等于i;
max的默认值是i,经过比较后,如果max不等于i了,说明子结点对应的值,比默认的数据值大;
交换两者的数据,如下图所示:

image.png

完成一次,单独的大顶堆排序。
对于堆排序来说,它们之间,是有嵌套关系的,如下图所示:

image.png

如上图所示,4和8、9可以构成一个顶堆,2和4、5也可以构成一个顶堆;
所以,它们之间,是存在嵌套关系的。

将代码修改成while循环,针对嵌套进行操作;
部分代码,需要从while()中提取出来,需要另外定义一个tempd值,如下图所示:

image.png

将判断大小的关键代码,搬移到while()死循环中,针对顶堆的嵌套,进行操作;
完成一次max的选择后,再重新对tempd赋值,再进入while()循环,如下图所示:

image.png

针对tempd操作,如果max=tempd,说明是子顶堆中的最大值;
这时,跳出判断大小的while()函数即可,如下图所示:

image.png

完成一次for循环后,就可以完成一次大顶堆的嵌套排序;
将该duiSort()函数,设置为,公有静态函数,如下图所示:

image.png

在主函数中,调用该方法,完成大顶堆的排序,如下图所示:

image.png

遍历输出,大顶堆排序后的data数组,如下图所示:

image.png

保存修改,按F5,运行程序,如下图所示:

image.png

大顶堆的代码实现,测试成功。

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