算法:堆排序
2015-08-29 23:27
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# 堆排序的Python实现 # coding:utf-8 import random import time t = time.time() # 堆排序, 按照从小到大排序,所以建立大根堆 # 列表的第一个元素没有使用 def ShiftDown(a, i): if not a: return j = i N = len(a) while 2*j < N: # 存在左孩子时 ci = 2 * j # 左孩子节点下标 if ci + 1 < N and a[ci] < a[ci + 1]: # ci保存左右孩子节点中大值的下标 ci += 1 if a[j] < a[ci]: # 和孩子互换,否则,该元素位置正确,可以退出 a[j], a[ci] = a[ci], a[j] else: break j = ci def BuildHeap(a): if not a: return i = len(a)/2 while i >= 1: #print a[i] ShiftDown(a, i) i -= 1 def HeapSort(a): BuildHeap(a) b = [] while len(a) > 1: # 列表的第一个元素没有使用 a[1], a[-1] = a[-1], a[1] # 将最大元素和最后一个元素互换,弹出最大元素,重新建造堆 b.append(a.pop()) BuildHeap(a) a = b[::-1] b.sort() print a == b #print b[::-1] #a[N - 1], a[0] = a[0], a[N - 1] a = [random.randint(1,100) for i in range(1001)] #a = [60, 39, 80, 25, 66, 3, 93, 92, 11, 11, 38] print a BuildHeap(a) print a HeapSort(a) print time.time() - t
以下是C语言实现:
// 最大堆实现, 数组下标从1开始,a[0]不使用。 // 交换两数 void swap(int &a, int &b) { int t = a; a = b; b = t; } // 把第i个元素向上移动 void ShiftUp(int a[], int i) { while(i>1 && a[i]>a[i/2]) { swap(a[i], a[i/2]); i >>= 1; } } // 把第i个元素向下移动 void ShiftDown(int a[], int n, int i) { while((i=2*i) <= n) { if(i+1<=n && a[i+1]>a[i]) ++i; if(a[i] > a[i/2]) swap(a[i], a[i/2]); else break; } } // 把数组a变成具备最大堆性质的数组 void MakeHeap(int a[], int n) { for(int i=n/2; i>0; --i) ShiftDown(a, n, i); } // 向堆中插入元素x void Insert(int a[], int &n, int x) { a[++n] = x; ShiftUp(a, n); } // 删除堆中第i个元素 void Del(int a[], int &n, int i) { a[i] = a[n--]; if(i>1 && a[i]>a[i/2]) ShiftUp(a, i); else ShiftDown(a, n, i); } // 堆排序,时间复杂度O(nlogn) void HeapSort(int a[], int n) { MakeHeap(a, n); for(int i=n; i>1; --i) { swap(a[i], a[1]); ShiftDown(a, i-1, 1); } }
还有另外一个版本:
//删除最大的元素 int deletemax() { int t; t=h[ 1];//用一个临时变量记录堆顶点的值 h[ 1]=h[ n];//将堆得最后一个点赋值到堆顶 n--;//堆的元素减少1 siftdown(1);//向下调整 return t;//返回之前记录的堆得顶点的最大值 } #include <stdio.h> int h[ 101];//用来存放堆的数组 int n;//用来存储堆中元素的个数,也就是堆的大小 //交换函数,用来交换堆中的两个元素的值 void swap(int x,int y) { int t; t=h[ x]; h[ x]=h[ y]; h[ y]=t; } //向下调整函数 void siftdown(int i) //传入一个需要向下调整的结点编号i,这里传入1,即从堆的顶点开始向下调整 { int t,flag=0;//flag用来标记是否需要继续向下调整 //当i结点有儿子的时候(其实是至少有左儿子的情况下)并且有需要继续调整的时候循环窒执行 while( i*2<=n && flag==0 ) { //首先判断他和他左儿子的关系,并用t记录值较小的结点编号 if( h[ i] > h[ i*2] ) t=i*2; else t=i; //如果他有右儿子的情况下,再对右儿子进行讨论 if(i*2+1 <= n) { //如果右儿子的值更小,更新较小的结点编号 if(h[ t] > h[ i*2+1]) t=i*2+1; } //如果发现最小的结点编号不是自己,说明子结点中有比父结点更小的 if(t!=i) { swap(t,i);//交换它们,注意swap函数需要自己来写 i=t;//更新i为刚才与它交换的儿子结点的编号,便于接下来继续向下调整 } else flag=1;//则否说明当前的父结点已经比两个子结点都要小了,不需要在进行调整了 } } //建立堆的函数 void creat() { int i; //从最后一个非叶结点到第1个结点依次进行向上调整 for(i=n/2;i>=1;i--) { siftdown(i); } } //删除最大的元素 int deletemax() { int t; t=h[ 1];//用一个临时变量记录堆顶点的值 h[ 1]=h[ n];//将堆得最后一个点赋值到堆顶 n--;//堆的元素减少1 siftdown(1);//向下调整 return t;//返回之前记录的堆得顶点的最大值 } int main() { int i,num; //读入数的个数 scanf("%d",&num); for(i=1;i<=num;i++) scanf("%d",&h[ i]); n=num; //建堆 creat(); //删除顶部元素,连续删除n次,其实夜就是从大到小把数输出来 for(i=1;i<=num;i++) printf("%d ",deletemax()); getchar(); getchar(); return 0; }
参考文献:
http://www.kancloud.cn/digest/make-thiner-programming-pearls/56357
/article/4255298.html
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