堆排序

1、算法原理

  堆排序的算法主要依據最大堆和最小堆來進行對數據的排序的。首先我們介紹一下堆得概念,堆分爲最大和最小堆。

堆定義:

設n個元素的數據序列{k(0),k(1),...,k(n-1)},當且僅當滿足下列關係

k(i)<=k(2i+1)且k(i)<=k(2i+2)       i=0,1,2,....,n/2-1

k(i)>=k(2i+1)且k(i)>=k(2i+2)       i=0,1,2,....,n/2-1

時,序列{k(0),k(1),...,k(n-1)}稱爲最小堆或者最大堆。

將最小(大)堆看成是一棵完全二叉樹的層次遍歷序列,則任意一個結點的值都小於等於(大於等於)它的孩子結點的值。

堆排序算法的步驟:

(1)創建最大堆

最大堆的構建,簡單的來說就是從完全二叉樹的最底層開始向上調整樹,使其滿足

堆得定義。

(2)堆排序

構建出最大堆之後,根結點值最小。採用選擇排序的思路,每趟將最大值交換到後面,其餘的元素

再調整成最大堆,再選出最大值。循環操作知道排序完成。


2、代碼

/*+++++++++++++++++++++++++++++++++++++
+	堆排序(C版)
+
+author:zhouyongxyz	2013-4-15 8:46
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++*/
#include <cstdio>

typedef int ElementType;
#define LeftChild(i) (2*(i)+1)
#define N 8

void Swap(ElementType &a,ElementType &b);//交換數據
/*
下濾操作,調整堆,每次調用都保證LeftChild(i),
和LeftChild(i)+1的之後的數據都是有序的。
*/
void PercDown(ElementType a[],int i,int n);

void HeapSort(ElementType a[],int n);//堆排序

int main()
{
	int a[N]={4,3,5,2,9,7,6,8};
	HeapSort(a,N);
	for(int i=0;i<N;i++)
		printf("%d ",a[i]);
	printf("\n");
	return 0;
}

void PercDown(ElementType a[],int i,int n)
{
	int child;
	ElementType tmp;
	for(tmp=a[i];LeftChild(i)<n;i=child)//將大的值放在根節點上
	{
		child=LeftChild(i);
		if(child<n-1&&a[child]<a[child+1])
			child++;
		if(tmp<a[child])
			a[i]=a[child];
		else
			break;
	}
	a[i]=tmp;
}

void HeapSort(ElementType a[],int n)
{
	int i;
	for(i=n/2;i>=0;i--)	//構建最大堆
		PercDown(a,i,n);
	for(i=n-1;i>0;i--)
	{
		Swap(a[0],a[i]);
		/*
		每次將最大的數交換到最後,使最大堆的元素減少一個,然後繼續
		調整,使前面i個數,再次構成最大堆。循環操作
		*/
		PercDown(a,0,i);
	}
}
void Swap(ElementType &a,ElementType &b)
{
	ElementType tmp;
	tmp=a;
	a=b;
	b=tmp;
	
}


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