【堆】的基本功能

🖊作者 : D. Star.
📘专栏 : 数据结构
😆今日分享 :开心的方法：1、专注地洗碗，心无旁骛；2、整理房屋，让它变整洁；3、让所有人都听到你在唱歌。

🔎头文件–声明

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>

#define HeapDataType int

typedef struct Heap
{
	HeapDataType* a;
	int size;
	int capacity;
}HP;

//初始化
void HPInit(HP* hp);
//摧毁
void HPDestory(HP* hp);
//插入
void HPPush(HP* hp,HeapDataType x);
//打印
void HPPrint(HP* hp);
//向上调整
void AdjustUp(HeapDataType* a, int child);
//删掉第一个
void HPPop(HP* hp);
//交换
void HPSwap(HeapDataType* a, HeapDataType* b);
//向下调整
void AdjustDown(HeapDataType* a, int size, int parent);
//取堆顶的元素
HeapDataType HPTop(HP* hp);
//取堆最大的k个元素
void HPTopK(HP* hp,int k);
//堆的个数
int HPSize(HP* hp);
//判空
bool HPEmpty(HP* hp);


//建堆算法

🔎基本功能实现：

🌼初始化：

//初始化
void HPInit(HP* hp)
{
	assert(hp);
	hp->a = NULL;
	hp->capacity = hp->size = 0;
}

🌼摧毁：

//摧毁
void HPDestory(HP* hp)
{
	assert(hp);
	free(hp->a);
	hp->a = NULL;
	hp->capacity = hp->size = 0;
}

🌼插入：

//插入
void HPPush(HP* hp, HeapDataType x)
{
	assert(hp);
	//判断数组是否为满
	if (hp->capacity == hp->size)
	{
		HeapDataType newcapacity = hp->capacity == 0 ? 4 : hp->capacity * 2;
		//扩容
		HeapDataType* tmp = (HeapDataType*)realloc(hp->a, sizeof(HeapDataType) * newcapacity);
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			exit(-1);
		}
		hp->a = tmp;
		hp->capacity = newcapacity;
	}
	//插入
	hp->a[hp->size] = x;
	hp->size++;
	//大堆
	AdjustUp(hp->a, hp->size - 1);
}

🌼打印

//打印
void HPPrint(HP* hp)
{
	assert(hp);
	for (int i = 0; i < hp->size; i++)
	{
		printf("%d ",hp->a[i]);
	}
	printf("\n");
}

🌼向上调整–大堆

//向上调整--大堆
void AdjustUp(HeapDataType* a ,int child)
{
	int parent = (child - 1) / 2;
	while (child > 0 && (a[child] > a[parent]))
	{
		HPSwap(&a[child],&a[parent]);
		child = parent;	
		parent = (child - 1) / 2;
	}
}

🌼向下调整–小堆

//向上调整--小堆
void SmallAdjustUp(HeapDataType* a, int child)
{
	int parent = (child - 1) / 2;
	while (child > 0 && (a[child] < a[parent]))
	{
		HPSwap(&a[child], &a[parent]);
		child = parent;
		parent = (child - 1) / 2;
	}
}

🌼交换

//交换
void HPSwap(HeapDataType* a, HeapDataType* b)
{
	assert(a);
	HeapDataType tmp = *a;
	*a = *b;
	*b = tmp;
}

🌼删掉第一个元素

//删掉第一个
void HPPop(HP* hp)
{
	assert(hp);
	assert(hp->size > 0);
	//第一个和最后一个交换数据
	HPSwap(&hp->a[0], &hp->a[hp->size - 1]);
	hp->size--;
	//向下调整
	AdjustDown(hp->a,hp->size,0);
}

🌼向下调整

//向下调整
void AdjustDown(HeapDataType* a, int size, int parent)
{
	//先指向左子树,因为右子树不一定存在
	int child = parent * 2 + 1;
	while (child < size)
	{
		//确保child指向大的那一个
		if (child+1 < size && a[child + 1] > a[child])
		{
			child++;
		}
		//1.孩子大于父亲,交换,继续向下调整
		//2.孩子小于父亲,则结束
		if (a[child] > a[parent])
		{
			HPSwap(&a[child], &a[parent]);
			parent = child;
			child = parent * 2 + 1;
		}
		else
		{
			break;
		}
	}
}

🌼取堆顶元素

//取堆顶的元素
HeapDataType HPTop(HP* hp)
{
	assert(hp);
	assert(hp->size > 0);

	return hp->a[0];
}

🌼取出堆里面k个最大的元素

//取堆最大的k个元素
void HPTopK(HP* hp,int k)
{
	assert(hp);
	while (k--)
	{
		printf("%d ", HPTop(hp));
		HPPop(hp);
	}
}

🌼堆的个数

//堆的个数
int HPSize(HP* hp)
{
	assert(hp);
	return hp->size;
}

🌼判空

//判空
bool HPEmpty(HP* hp)
{
	assert(hp);
	return hp->size == 0;
}

🔎完整功能实现：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include"heao.h"




//初始化
void HPInit(HP* hp)
{
	assert(hp);
	hp->a = NULL;
	hp->capacity = hp->size = 0;
}
//摧毁
void HPDestory(HP* hp)
{
	assert(hp);
	free(hp->a);
	hp->a = NULL;
	hp->capacity = hp->size = 0;
}
//插入
void HPPush(HP* hp, HeapDataType x)
{
	assert(hp);
	//判断数组是否为满
	if (hp->capacity == hp->size)
	{
		HeapDataType newcapacity = hp->capacity == 0 ? 4 : hp->capacity * 2;
		//扩容
		HeapDataType* tmp = (HeapDataType*)realloc(hp->a, sizeof(HeapDataType) * newcapacity);
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			exit(-1);
		}
		hp->a = tmp;
		hp->capacity = newcapacity;
	}
	//插入
	hp->a[hp->size] = x;
	hp->size++;
	//大堆
	AdjustUp(hp->a, hp->size - 1);
}
//打印
void HPPrint(HP* hp)
{
	assert(hp);
	for (int i = 0; i < hp->size; i++)
	{
		printf("%d ",hp->a[i]);
	}
	printf("\n");
}

//向上调整--大堆
void AdjustUp(HeapDataType* a ,int child)
{
	int parent = (child - 1) / 2;
	while (child > 0 && (a[child] > a[parent]))
	{
		HPSwap(&a[child],&a[parent]);
		child = parent;	
		parent = (child - 1) / 2;
	}
}

//向上调整--小堆
void SmallAdjustUp(HeapDataType* a, int child)
{
	int parent = (child - 1) / 2;
	while (child > 0 && (a[child] < a[parent]))
	{
		HPSwap(&a[child], &a[parent]);
		child = parent;
		parent = (child - 1) / 2;
	}
}
//交换
void HPSwap(HeapDataType* a, HeapDataType* b)
{
	assert(a);
	HeapDataType tmp = *a;
	*a = *b;
	*b = tmp;
}

//删掉第一个
void HPPop(HP* hp)
{
	assert(hp);
	assert(hp->size > 0);
	//第一个和最后一个交换数据
	HPSwap(&hp->a[0], &hp->a[hp->size - 1]);
	hp->size--;
	//向下调整
	AdjustDown(hp->a,hp->size,0);
}

//向下调整
void AdjustDown(HeapDataType* a, int size, int parent)
{
	//先指向左子树,因为右子树不一定存在
	int child = parent * 2 + 1;
	while (child < size)
	{
		//确保child指向大的那一个
		if (child+1 < size && a[child + 1] > a[child])
		{
			child++;
		}
		//1.孩子大于父亲,交换,继续向下调整
		//2.孩子小于父亲,则结束
		if (a[child] > a[parent])
		{
			HPSwap(&a[child], &a[parent]);
			parent = child;
			child = parent * 2 + 1;
		}
		else
		{
			break;
		}
	}
}

//取堆顶的元素
HeapDataType HPTop(HP* hp)
{
	assert(hp);
	assert(hp->size > 0);

	return hp->a[0];
}

//取堆最大的k个元素
void HPTopK(HP* hp,int k)
{
	assert(hp);
	while (k--)
	{
		printf("%d ", HPTop(hp));
		HPPop(hp);
	}
}

//堆的个数
int HPSize(HP* hp)
{
	assert(hp);
	return hp->size;
}
//判空
bool HPEmpty(HP* hp)
{
	assert(hp);
	return hp->size == 0;
}

🔎测试代码：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include"heao.h"

//HeapTest()
//{
//	int a[] = { 12,23,34,56,14,12,2,1,70 };
//	int sz = sizeof(a) / sizeof(a[0]);
//	HP hp;
//	HPInit(&hp);
//	for (int i = 0; i < sz; i++)
//	{
//		HPPush(&hp, a[i]);
//	}
//	
//	HPPrint(&hp);
//
//	HPPop(&hp);
//	HPPrint(&hp);
//
//	HPDestory(&hp);
//}

test02()
{
	int a[] = { 12,23,34,56,14,12,2,1,70 };
	int sz = sizeof(a) / sizeof(a[0]);
	HP hp;
	HPInit(&hp);
	for (int i = 0; i < sz; i++)
	{
		HPPush(&hp, a[i]);
	}
	HPPrint(&hp);
	//HPPop(&hp);
	//HPPop(&hp);
	//HPPop(&hp);
	//HPPop(&hp);
	//HPPop(&hp);
	//HPPop(&hp);
	//HPPop(&hp);
	//HPPop(&hp);
	//HPPop(&hp);
	//HPPrint(&hp);

	printf("%d \n", HPSize(&hp));
	if (HPEmpty(&hp))
	{
		printf("为空\n");
	}
	else printf("不为空\n");
	//printf("%d ",HPTop(&hp));
	//HPTopK(&hp, 5);

	HPDestory(&hp);
}
int main()
{
	//HeapTest();
	test02();
	system("pause");
	return 0;
}

---

感谢家人的阅读,若有不准确的地方 欢迎在评论区指正!

家人们,点个再走呗~