堆排序

/**
* 堆排序：C 语言
*
* @author skywang
* @date 2014/03/12
*/

#include <stdio.h>

// 数组长度
#define LENGTH(array) ( (sizeof(array)) / (sizeof(array[0])) )
#define swap(a,b) (a^=b,b^=a,a^=b)

/*
* (最大)堆的向下调整算法
*
* 注：数组实现的堆中，第N个节点的左孩子的索引值是(2N+1)，右孩子的索引是(2N+2)。
*     其中，N为数组下标索引值，如数组中第1个数对应的N为0。
*
* 参数说明：
*     a -- 待排序的数组
*     start -- 被下调节点的起始位置(一般为0，表示从第1个开始)
*     end   -- 截至范围(一般为数组中最后一个元素的索引)
*/
void maxheap_down(int a[], int start, int end)
{
int c = start;            // 当前(current)节点的位置
int l = 2*c + 1;        // 左(left)孩子的位置
int tmp = a[c];            // 当前(current)节点的大小
for (; l <= end; c=l,l=2*l+1)
{
// "l"是左孩子，"l+1"是右孩子
if ( l < end && a[l] < a[l+1])
l++;        // 左右两孩子中选择较大者，即m_heap[l+1]
if (tmp >= a[l])
break;        // 调整结束
else            // 交换值
{
a[c] = a[l];
a[l]= tmp;
}
}
}

/*
* 堆排序(从小到大)
*
* 参数说明：
*     a -- 待排序的数组
*     n -- 数组的长度
*/
void heap_sort_asc(int a[], int n)
{
int i;

// 从(n/2-1) --> 0逐次遍历。遍历之后，得到的数组实际上是一个(最大)二叉堆。
for (i = n / 2 - 1; i >= 0; i--)
maxheap_down(a, i, n-1);

// 从最后一个元素开始对序列进行调整，不断的缩小调整的范围直到第一个元素
for (i = n - 1; i > 0; i--)
{
// 交换a[0]和a[i]。交换后，a[i]是a[0...i]中最大的。
swap(a[0], a[i]);
// 调整a[0...i-1]，使得a[0...i-1]仍然是一个最大堆。
// 即，保证a[i-1]是a[0...i-1]中的最大值。
maxheap_down(a, 0, i-1);
}
}

/*
* (最小)堆的向下调整算法
*
* 注：数组实现的堆中，第N个节点的左孩子的索引值是(2N+1)，右孩子的索引是(2N+2)。
*     其中，N为数组下标索引值，如数组中第1个数对应的N为0。
*
* 参数说明：
*     a -- 待排序的数组
*     start -- 被下调节点的起始位置(一般为0，表示从第1个开始)
*     end   -- 截至范围(一般为数组中最后一个元素的索引)
*/
void minheap_down(int a[], int start, int end)
{
int c = start;            // 当前(current)节点的位置
int l = 2*c + 1;        // 左(left)孩子的位置
int tmp = a[c];            // 当前(current)节点的大小
for (; l <= end; c=l,l=2*l+1)
{
// "l"是左孩子，"l+1"是右孩子
if ( l < end && a[l] > a[l+1])
l++;        // 左右两孩子中选择较小者
if (tmp <= a[l])
break;        // 调整结束
else            // 交换值
{
a[c] = a[l];
a[l]= tmp;
}
}
}

/*
* 堆排序(从大到小)
*
* 参数说明：
*     a -- 待排序的数组
*     n -- 数组的长度
*/
void heap_sort_desc(int a[], int n)
{
int i;

// 从(n/2-1) --> 0逐次遍历每。遍历之后，得到的数组实际上是一个最小堆。
for (i = n / 2 - 1; i >= 0; i--)
minheap_down(a, i, n-1);

// 从最后一个元素开始对序列进行调整，不断的缩小调整的范围直到第一个元素
for (i = n - 1; i > 0; i--)
{
// 交换a[0]和a[i]。交换后，a[i]是a[0...i]中最小的。
swap(a[0], a[i]);
// 调整a[0...i-1]，使得a[0...i-1]仍然是一个最小堆。
// 即，保证a[i-1]是a[0...i-1]中的最小值。
minheap_down(a, 0, i-1);
}
}

void main()
{
int i;
int a[] = {20,30,90,40,70,110,60,10,100,50,80};
int ilen = LENGTH(a);

printf("before sort:");
for (i=0; i<ilen; i++)
printf("%d ", a[i]);
printf("\n");

heap_sort_asc(a, ilen);            // 升序排列
//heap_sort_desc(a, ilen);        // 降序排列

printf("after  sort:");
for (i=0; i<ilen; i++)
printf("%d ", a[i]);
printf("\n");
}