堆排序思想和案例图解

堆排序的基本思想是:将待排序序列构造成一个大顶堆,此时,整个序列的最大值就是堆顶的根节点。将其与末尾元素进行交换,此时末尾就为最大值。然后将剩余n-1个元素重新构造成一个堆,这样会得到n个元素的次小值。如此反复执行,便能得到一个有序序列了

步骤一 构造初始堆。将给定无序序列构造成一个大顶堆(一般升序采用大顶堆,降序采用小顶堆)。

  a.假设给定无序序列结构如下

https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/744334a139238e014db8fdcb8bd44d8b.png

2.此时我们从最后一个非叶子结点开始(叶结点自然不用调整,第一个非叶子结点 arr.length/2-1=5/2-1=1,也就是下面的6结点),从左至右,从下至上进行调整。

https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/90874934f35dfc6b8eecb27974ea168a.png

4.找到第二个非叶节点4,由于[4,9,8]中9元素最大,4和9交换。

https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/a437ae91cf14a73b951452b33de54979.png

这时,交换导致了子根[4,5,6]结构混乱,继续调整,[4,5,6]中6最大,交换4和6。

https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/21c41bb03f9c94bacfd57b7475ad7379.png

此时,我们就将一个无需序列构造成了一个大顶堆。

步骤二 将堆顶元素与末尾元素进行交换,使末尾元素最大。然后继续调整堆,再将堆顶元素与末尾元素交换,得到第二大元素。如此反复进行交换、重建、交换。

a.将堆顶元素9和末尾元素4进行交换

https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/fcf8b930fdb270e622fc0737562d2ef7.png

b.重新调整结构,使其继续满足堆定义

https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/335036054285f3dbfe8eb1ef5ef0fe7e.png

c.再将堆顶元素8与末尾元素5进行交换,得到第二大元素8.

https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/8668ae61674a5abb882f44fbcd599edf.png

后续过程,继续进行调整,交换,如此反复进行,最终使得整个序列有序

https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/0a0040282352027a234e45b22d24fc7a.png

再简单总结下堆排序的基本思路:

  a.将无需序列构建成一个堆,根据升序降序需求选择大顶堆或小顶堆;

  b.将堆顶元素与末尾元素交换,将最大元素"沉"到数组末端;

  c.重新调整结构,使其满足堆定义,然后继续交换堆顶元素与当前末尾元素,反复执行调整+交换步骤,直到整个序列有序。

 

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