堆及堆排序
2014-11-02 14:19
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1、二叉堆的定义
二叉堆是完全二叉树或者是近似完全二叉树。二叉堆满足二个特性:
1.父结点的键值总是大于或等于(小于或等于)任何一个子节点的键值。
2.每个结点的左子树和右子树都是一个二叉堆(都是最大堆或最小堆)。
最大堆:当父结点的键值总是大于或等于任何一个子节点的键值。
最小堆:当父结点的键值总是小于或等于任何一个子节点的键值
下图展示一个最小堆:
2、堆的存储
堆一般是以数组存储的,对某个结点i(从下标0开始),它的做孩子结点为2i+1,右孩子结点为2i+23、堆排序
建堆://该函数调整下标k对应的元素a[k]在小顶堆的位置,下标从0开始 void MinHeapSift(int a[], int k, int n) { int i,j,temp; i=k; j=2*i+1; temp=a[k]; while(j<n) { if(a[j+1]<a[j]) //找出左右孩子中较小者 j++; if(temp<=a[j]) //不需要调整 break; a[i]=a[j]; i=j; //得到下一次堆向下调整的位置 j=2*i+1; } a[i]=temp; }
//建堆,对下标为0~n/2-1的元素进行调整 void BuildHeap(int a[], int n) { for(int i=n/2-1;i>=0;i--) MinHeapSift(a, i, n); }
堆排序:
建堆过程后,堆顶元素是整个堆的最小值,所以先跟最后一个元素a[n-1]交换,于是数组可以分为两个部分,前部分为待调整区(待排序区),后面部分为已排序区
建小顶堆排序后得到降序的数组,建大顶堆排序后得到升序的数组
每次对堆进行调整时,能充分利用先前已建立好的堆,只需要对堆顶进行调整,调整好后,通过与未排序区最后一个元素交换,
于是相当于已排序区增加了一个元素。
void MinHeapSort(int a[], int n) { int i; BuildHeap(a,n); //建堆 for(i=n-1;i>=1;i--) //从最后一个元素开始 { int tmp=a[i]; a[i]=a[0]; a[0]=tmp; MinHeapSift(a, 0, i-1); //对未排序区的堆顶元素进行调整 } }
4、时间复杂度分析
建堆过程:
每个元素调整时间复杂度为:O(logN),建堆复杂度:(N/2-1)*O(logN)=O(NlogN)
堆排序过程:
时间复杂度:(N-1)*O(logN)=O(NlogN)
整个堆排序过程时间复杂度:O(NlogN)+O(NlogN)=O(NlogN)
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