您的位置：首页 > 理论基础 > 数据结构算法

C++ 数据结构堆排序的实现

2017-06-06 14:43 896 查看

堆排序（heapsort）是一种比较快速的排序方式，它的时间复杂度为O(nlgn)，并且堆排序具有空间原址性，任何时候只需要有限的空间来存储临时数据。我将用c++实现一个堆来简单分析一下。

堆排序的基本思想为：

1、升序排列，保持大堆；降序排列，保持小堆；

2、建立堆之后，将堆顶数据与堆中最后一个数据交换，堆大小减一，然后向下调整；直到堆中只剩下一个有效值；

下面我将简单分析一下：

第一步建立堆：

1、我用vector顺序表表示数组；

2、用仿函数实现大小堆随时切换，实现代码复用；

3、实现向下调整算法，时间复杂度为O（lgn）；

下面是我用某教材中的一个建最小堆的过程图，希望能更直观一些：

为了保证复用性，用仿函数重载了(),下面是复用的向下调整算法：

void _AdjustDown(int root,int size)
{
Camper camper;    //仿函数
int parent = root;
int child = parent * 2 + 1;
while (child <= size) //保证访问不越界
{
if (child < size && camper(_vec[child+1] , _vec[child])) //保证存在右子树、同时判断右子树是否大于或小于左子树
{
child++;
}
if (camper(_vec[child], _vec[parent]))
{
swap(_vec[parent], _vec[child]);
parent = child;
child = parent * 2 + 1;
}
else
{
break;
}
}
}

排序算法思想：

1、将堆顶数据与堆中最后一个数据交换；

2、堆大小减一，然后调用向下调整算法；

3、结束条件：堆中剩下一个有效值；

排序算法实现：

void Sort()
{
size_t size = _vec.size(); //数据数量
while (size > 1)
{
swap(_vec[0], _vec[size - 1]);
size--;
_AdjustDown(size);
}
}

仿函数的实现：

template<class T>
struct Greater //大于
{
bool operator ()(const T& l, const T& p)
{
return l > p;
}
};
template<class T>
struct Less //小于
{
bool operator () (const T&l, const T& p)
{
return l < p;
}
};

完整的代码实现：

#include<iostream>
using namespace std;
#include<vector>template<class T>
struct Greater //大于
{
bool operator ()(const T& l, const T& p)
{
return l > p;
}
};
template<class T>
struct Less //小于
{
bool operator () (const T&l, const T& p)
{
return l < p;
}
};template<class T,class Camper>
class HeapSort //建大堆
{
public:
HeapSort()
{}
HeapSort(T* arr, size_t n)
{
_vec.reserve(n);
if (arr != NULL)
{
for (size_t i = 0; i < n; i++)
{
_vec.push_back(arr[i]);
}
}
_AdjustDown(_vec.size());
}void Sort()
{
size_t size = _vec.size(); //数据数量
while (size > 1)
{
swap(_vec[0], _vec[size - 1]);
size--;
_AdjustDown(size);
}
}void Print()
{
for (size_t i = 0; i < _vec.size(); i++)
{
cout << _vec[i] <<" ";
}
cout << endl;
}
protected:
void _AdjustDown(int size)
{
int parent = (size - 2) / 2;
while (parent >= 0)
{
_AdjustDown(parent, size - 1);
parent--;
}
}void _AdjustDown(int root,int size)
{
Camper camper;    //仿函数
int parent = root;
int child = parent * 2 + 1;
while (child <= size) //保证访问不越界
{
if (child < size && camper(_vec[child+1] , _vec[child])) //保证存在右子树、同时判断右子树是否大于或小于左子树
{
child++;
}
if (camper(_vec[child], _vec[parent]))
{
swap(_vec[parent], _vec[child]);
parent = child;
child = parent * 2 + 1;
}
else
{
break;
}
}
}private:
vector<T> _vec;
};

测试用例代码：

void TextSort()
{
int a[] = { 10, 11, 13, 12, 16, 18, 15, 17, 14, 19 };
HeapSort<int,Greater<int>> h(a, sizeof(a) / sizeof(a[0]));
h.Print();
h.Sort();
h.Print();
}

感谢阅读，希望能帮助到大家，谢谢大家对本站的支持！

您可能感兴趣的文章:

内容来自用户分享和网络整理，不保证内容的准确性，如有侵权内容，可联系管理员处理

标签： C++ 数据结构堆排序

相关文章推荐

新的分享

章节导航

C++ 数据结构 堆排序的实现

您可能感兴趣的文章:

C++ 数据结构堆排序的实现