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堆排序的时间复杂度是O(N*logN),优于选择排序O(N^2)
一、堆
1.堆的概念:堆一般指的是二叉堆,顾名思义,二叉堆是完全二叉树或者近似完全二
2.堆的性质:①完全二叉树
②每个节点的值都大于或等于其子节点的值,为最大堆;反之为最小堆。
3.堆的存储结构是数组,逻辑结构是二叉树
二、 堆排序(包括建堆和排序):
1.建堆的实现原理:
用到向下调整算法,比较两个孩子的大小,选出大的孩子,与父亲比较,如果孩子大于父亲,交换。然后把parent=child,child=parent*2+1;向下调整算法一共会调整h-1次,因此时间复杂度是O(logN)
从最后一个非叶子的节点开始用向下调整算法,实现建大堆。(建小堆就是> < 符号的改变)
2.向下调整算法的过程:
- void swap(int* a, int* b)//实现交换的函数
- {
- int tmp = *a;
- *a = *b;
- *b = tmp;
- }
- //前提下面都是大堆
- void AdjustDown(int* a, int n,int root)//向下调整算法
- {
- int parent = root;
- int child = parent * 2 + 1;//默认是左孩子,逻辑结构中二叉树的一个规律,左孩子=父亲*2+1
- while (child < n)
- {
- if (child+1<n && a[child] < a[child+1])//排大堆,如果右孩子更大,就让child是右孩子
- {
- child += 1;
- }
- if (a[child] > a[parent])//排大堆,如果孩子大于父亲,交换,并且依次向下调整
- {
- swap(&a[parent], &a[child]);
- parent = child;
- child = parent * 2 + 1;
- }
- else//已经是大堆了,退出while循环
- {
- break;
- }
- }
3.建堆:
- //建堆:从最后一个非叶子节点开始调整,就可以达到下面都是大堆
- for (int i = (n - 1 - 1) / 2; i >= 0; i--)//n-1是最后一个数组下标,求父亲(下标-1)/2
- {
- AdjustDown(arr, n, i);
- }
4.建堆的时间复杂度是O(N)-->(粗略的了解原理,记住结论就行)
5.排序:(用大堆)
用小堆的坏处:交换之后踢出第一个数,会导致堆的错位,要重新建堆,时间复杂度O(N^2)
排序的原理:
把第一个最大的数与最后一个数交换,然后把最后一个数踢出堆,继续向下调整算法,再交换次大的数。
- int end = n - 1;
- while (end > 0)
- {
- swap(&arr[0], &arr[end]);
- AdjustDown(arr, end, 0);//把交换之后的根,向下调整,调整h-1次,又变成大堆,再交换,可以得到次小的数
- end--;
- }
堆排序的所有代码:
- #include<stdio.h>
- void swap(int* a, int* b)
- {
- int tmp = *a;
- *a = *b;
- *b = tmp;
- }
- //前提下面都是大(小)堆
- void AdjustDown(int* a, int n,int root)
- {
- int parent = root;
- int child = parent * 2 + 1;//默认是左孩子
- while (child < n)
- {
- if (child+1<n && a[child] < a[child+1])//排大堆
- {
- child += 1;
- }
- if (a[child] > a[parent])//排大堆
- {
- swap(&a[parent], &a[child]);
- parent = child;
- child = parent * 2 + 1;
- }
- else
- {
- break;
- }
- }
- }
- void HeapSort(int* arr, int n)
- {
- for (int i = (n - 1 - 1) / 2; i >= 0; i--)//n-1是最后一个数组下标,求父亲(下标-1)/2
- {
- AdjustDown(arr, n, i);
- }
- int end = n - 1;
- while (end > 0)
- {
- swap(&arr[0], &arr[end]);
- AdjustDown(arr, end, 0);//把交换之后的根,向下调整,调整h-1次,又变成大堆,再交换,可以得到次小的数
- end--;
- }
- }
- int main()
- {
- int arr[] = { 10,1,5,3,6,8,7,4,9};
- int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
- HeapSort(arr, n);
- for (int i = 0; i < n; i++)
- {
- printf("%d ", arr[i]);
- }
- return 0;
- }
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