C++如何实现堆排序

这篇文章主要介绍“C++如何实现堆排序”,在日常操作中,相信很多人在C++如何实现堆排序问题上存在疑惑,小编查阅了各式资料,整理出简单好用的操作方法,希望对大家解答”C++如何实现堆排序”的疑惑有所帮助!接下来,请跟着小编一起来学习吧!

概述:

堆排序是利用构建“堆”的方法确定具有最大值的数据元素,并把该元素与最后位置上的元素交换。可将任意一个由n个数据元素构成的序列按照(a1,a2,...,an),按照从左到右的顺序按层排列构成一棵与该序列对应的完全二叉树。

一棵完全二叉树是一个堆,当且仅当完全二叉树的每棵子树的根值ai≥其左子树的根值a2i,同时ai≥其右子树的根值a 2i+1 (1<i<n/2)。

实现堆排序需要实现两个问题:

如何由无序序列建成一个堆?如何在输出堆顶元素之后,调整剩余元素成为一个新的堆?

思路:

堆排序算法思想:

1、从最后一个非叶子节点逐步到树根,对每个子树进行调整堆。

2、重复n-1次如下处理:将堆的根与最后一个叶子交换,除最后一个叶子之外剩余部分再调整为堆。

调整堆算法思想:

1、将树根与其左右子树根值最大者交换;(大顶堆)

2、对交换后的左(或右)子树重复过程1,直到左(或右)子树为堆。

时间复杂度O(nlogn)

代码:

调整堆算法:

void HeapAdjust(int *array,int i,int length){	//调整堆 
	int leftChild=2*i+1;		//定义左右孩子 
	int rightChild=2*i+2;
	int max=i;		//初始化,假设左右孩子的双亲节点就是最大值 
	if(leftChild<length&&array[leftChild]>array[max]){
		max=leftChild;
	}
	if(rightChild<length&&array[rightChild]>array[max]){
		max=rightChild;
	}
	if(max!=i){		//若最大值不是双亲节点,则交换值 
		swap(array[max],array[i]);
		HeapAdjust(array,max,length);	//递归,使其子树也为堆 
	}
}

堆排序算法:

void HeapSort(int *array,int length){	//堆排序 
	for(int i=length/2-1;i>=0;i--){		//从最后一个非叶子节点开始向上遍历,建立堆 
		HeapAdjust(array,i,length);
	}
	for(int j=length-1;j>0;j--){		//调整堆 ,此处不需要j=0  
		swap(array[0],array[j]);
		HeapAdjust(array,0,j);		//因为每交换一次之后,就把最大值拿出(不再参与调整堆),第三个参数应该写j而不是length 
		Print(array,length); 
	}
}

完整代码:

//堆排序
#include <iostream> 
using namespace std;
void Print(int array[],int length){	//每执行一次打印一次序列 
	for(int i=0;i<length;i++){
		cout<<array[i]<<" ";
	}
	cout<<endl;
}
void HeapAdjust(int *array,int i,int length){	//调整堆 
	int leftChild=2*i+1;		//定义左右孩子 
	int rightChild=2*i+2;
	int max=i;		//初始化,假设左右孩子的双亲节点就是最大值 
	if(leftChild<length&&array[leftChild]>array[max]){
		max=leftChild;
	}
	if(rightChild<length&&array[rightChild]>array[max]){
		max=rightChild;
	}
	if(max!=i){		//若最大值不是双亲节点,则交换值 
		swap(array[max],array[i]);
		HeapAdjust(array,max,length);	//递归,使其子树也为堆 
	}
}
void HeapSort(int *array,int length){	//堆排序 
	for(int i=length/2-1;i>=0;i--){		//从最后一个非叶子节点开始向上遍历,建立堆 
		HeapAdjust(array,i,length);
	}
	for(int j=length-1;j>0;j--){		//调整堆 ,此处不需要j=0  
		swap(array[0],array[j]);
		HeapAdjust(array,0,j);		//因为每交换一次之后,就把最大值拿出(不再参与调整堆),第三个参数应该写j而不是length 
		Print(array,length); 
	}
}
int main(){
	int array[]={49,38,65,97,76,13,27,49};
	int length=sizeof(array)/sizeof(*array);
	Print(array,length);			//先打印原始序列 
	HeapSort(array,length);
	return 0;
}

运行示例:

第一行是原始序列,第二到八行分别是经过7次调整堆所得到的序列。C++如何实现堆排序  c++ 第1张

到此,关于“C++如何实现堆排序”的学习就结束了,希望能够解决大家的疑惑。理论与实践的搭配能更好的帮助大家学习,快去试试吧!若想继续学习更多相关知识,请继续关注蜗牛博客网站,小编会继续努力为大家带来更多实用的文章!

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