【NEW!】堆排序

本文详细介绍了堆排序算法的原理与实现过程,包括建堆、维护堆和交换操作,并提供了完整的C++代码示例。

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堆排序是一种时间复杂度与快速排序等同的排序
其时间复杂度为O(nlogn),但是堆排序较快速排序有稳定性
快速排序在特殊情况下可能会退化,时间复杂度变为O(n^2),不稳定
所以堆排序只论时间复杂度比快速排序优(代码复杂度嘛。。emmm)

首先堆排序的原理是这样的:
通过大根堆(或小根堆)的基本原则:父节点永远比儿子节点大(小),每次维护保证这是一个大根堆的情况下,把根与当前堆的最后一位交换位置,并把堆的最后一位与堆断绝关系
这样,每次取出来的都是堆中最大(小)的数,那么因为是放在最后一位,所以大根堆用来实现从小到大排序,小根堆相反

那么如何实现呢?
我们要把算法拆解成三个部分:
1、建堆
我们根据树状数组的储存原理,得知如果把整个数列看成是一个完全二叉树的话,那么第一个非叶子肯定在L/2的位置(其中L=数列长度),那么我们先把剩下的叶子节点看成是独立的一个堆,接下来从L/2枚举到1,不断地给节点之间建立关系,最后会形成连通图(同时建立关系时要判断是否要交换儿子和父亲之间的值)
2、维护堆
既然讲到要交换根与最后一位,那么我们很容易想到最后一位放上去以后很可能不符合大根堆(小根堆)的要求,那么我们要维护大根堆
如何维护?
很简单,我们从根节点开始,找到它的左右儿子,哪个儿子比它大,就交换哪个,如果没有则退出
那么交换儿子以后,儿子的儿子可能也不符合大根堆了,所以继续向下维护
3、交换
这个。。好像没什么难的,只要交换完以后把数列长度减1就好了

#include <iostream>
#include <cstdio>
using namespace std;
int n,a[1000001];
int i;
void build(int i0,int length)
{
    int i=i0,t,q=0;
    while (i<=length/2)
    {
        int l=i*2,r=i*2+1;
        if (r<=length) {q=a[l]>a[r]?l:r;}
        else q=l;
        if (a[i]<a[q])
        {
            t=a[i];a[i]=a[q];a[q]=t;
            i=q;
        }
        else break;
    }
}
void Hsort(int l,int h)
{
    int count=h,t,i;
    for (i=h/2;i>=1;i--) build(i,h);
    while (count>0)
    {
        count--;
        t=a[1];a[1]=a[count+1];a[count+1]=t;
        build(1,count);
    }
}
int main()
{
    scanf("%d",&n);
    for (i=1;i<=n;i++)
    scanf("%d",&a[i]);
    Hsort(1,n);
    for (i=1;i<=n;i++)
    printf("%d\n",a[i]);
}
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