堆排序-HeapSort
堆排序是一种选择算法,他的时间复杂为O(nlogn)
一、堆排序实现过程
(1)创建初始堆
初始化堆的时候是对所有的非叶子结点进行筛选。
最后一个非终端元素的下标是[n/2]向下取整,所以筛选只需要从第[n/2]向下取整个元素开始,从后往前进行调整。
比如,给定一个数组,首先根据该数组元素构造一个完全二叉树。
然后从最后一个非叶子结点开始,每次都是从父结点、左孩子、右孩子中进行比较交换,交换可能会引起孩子结点不满足堆的性质,所以每次交换之后需要重新对被交换的孩子结点进行调整。
void HeapAdjust(ElemType H[], int start, int end)
{
ElemType temp = H[start];
for(int i = 2*start + 1; i<=end; i*=2)
{
//因为假设根结点的序号为0而不是1,所以i结点左孩子和右孩子分别为2i+1和2i+2
if(i<end && H[i]<H[i+1])//左右孩子的比较
{
++i;//i为较大的记录的下标
}
if(temp > H[i])//左右孩子中获胜者与父亲的比较
{
break;
}
//将孩子结点上位,则以孩子结点的位置进行下一轮的筛选
H[start]= H[i];
start = i;
}
H[start]= temp; //插入最开始不和谐的元素
}
(2)进行堆排序
排序开始,首先输出堆顶元素(因为它是最值),将堆顶元素和最后一个元素交换,这样,第n个位置(即最后一个位置)作为有序区,前n-1个位置仍是无序区,对无序区进行调整,得到堆之后,再交换堆顶和最后一个元素,这样有序区长度变为2。。。
不断进行此操作,将剩下的元素重新调整为堆,然后输出堆顶元素到有序区。每次交换都导致无序区-1,有序区+1。不断重复此过程直到有序区长度增长为n-1,排序完成。
for(int i=n-1; i>0; --i)
{
//最后一个元素和第一元素进行交换
ElemType temp=A[i];
A[i] = A[0];
A[0] = temp;
//然后将剩下的无序元素继续调整为大顶堆
HeapAdjust(A,0,i-1);
}
二、代码:
typedef int ElemType; void HeapAdjust(ElemType H[], int start, int end) { ElemType temp = H[start]; for(int i = 2*start + 1; i<=end; i*=2) { //因为假设根结点的序号为0而不是1,所以i结点左孩子和右孩子分别为2i+1和2i+2 if(i<end && H[i]<H[i+1])//左右孩子的比较 { ++i;//i为较大的记录的下标 } if(temp > H[i])//左右孩子中获胜者与父亲的比较 { break; } //将孩子结点上位,则以孩子结点的位置进行下一轮的筛选 H[start]= H[i]; start = i; } H[start]= temp; //插入最开始不和谐的元素 } void HeapSort(ElemType A[], int n) { //先建立大顶堆 for(int i=n/2; i>=0; --i) { HeapAdjust(A,i,n); } //进行排序 for(int i=n-1; i>0; --i) { //最后一个元素和第一元素进行交换 ElemType temp=A[i]; A[i] = A[0]; A[0] = temp; //然后将剩下的无序元素继续调整为大顶堆 HeapAdjust(A,0,i-1); } }