【机试练习】【C++】堆练习

#include<cstdio>
#include<algorithm>
// for test
#include<queue>
using namespace std;

// 学习堆的代码

// 建立堆
// 堆使用数组表示 
const int maxn = 100;
// 0 不存储元素，1开始存储元素
// i * 2 为左孩子， i * 2 + 1 为右孩子 
int heap[maxn] = {0};
int n = 0; // n为元素个数

// 下调整代码，以堆顶一个元素为中心，往下调整
// 需要保证中心元素的左右子树的根节点都是子树中的最大值 
// 用于堆排序和取堆顶元素，建立堆时也可以使用
void down_adjust(int low, int high){
	int i = low, j = i * 2; // i为父亲节点，j暂时指向其左孩子
	while(j <= high){ // 存在孩子节点 
		// 如果左右节点都有的话，j指向左右节点中最大的
		if(j + 1 <= high && heap[j] < heap[j + 1]){
			j = j + 1; 
		} 
		// 向下调整开始
		if(heap[i] < heap[j]){
			swap(heap[i], heap[j]);
			i = j;
			j = i * 2;
		} else{
			break; // 不需要调整了就在这里跳出循环，孩子的权值均比父亲小了 
		}
	} 
}

// 建堆
void create_heap(){
	// 二叉树1~下取整(2/n)的节点都是非叶子节点，从每个非叶子节点倒着来 
	for(int i = n / 2; i >= 1; i--){// 反着来是-- 千万别++ 
		down_adjust(i, n); // 这里是从小到大调，顺序不能错 
	} 
} 

// 删堆顶
void delete_top(){
	heap[1] = heap[n--];// 最后一个元素覆盖堆顶元素
	down_adjust(1, n);// 以堆顶元素为中心，向下调整至叶子 
	
}

// 向上调整操作
// 一般用于堆元素的添加 
void up_adjust(int low, int high){
	int i = high, j = i / 2; // i为预调整节点，j是i的父亲节点
	while(j >= low){
		if(heap[j] < heap[i]){
			swap(heap[j], heap[i]);
			i = j; // 保持i为欲调整节点 
			j = i / 2; // j 为 i 的父亲节点 
		} else{
			break; // 无需调整则结束 
		}
	} 
}

// 向堆中插入元素的函数 
void insert_node(int x){
	heap[++n] = x;
	up_adjust(1, n);
} 

int main(){
	// 建堆的测试代码
	
	// 1. 建堆之后看看对不对 
	printf("Create heap test:\n");
	int a[10] = {85, 55, 82, 57, 68, 92, 99, 98, 66, 56};
	for(int i = 0; i < 10; i++){
		heap[i + 1] = a[i];
		n ++;
	} 
	create_heap();
	//层次遍历堆
	int i = 1;
	queue<int> q;
	// 读第一个节点
	printf("%d ", heap[i]); 
	// 把第一个节点放进队列
	q.push(i);
	while(!q.empty()){
		if(q.front() * 2 <= n){
			i = q.front() * 2;
			printf("%d ", heap[i]);
			q.push(i);
		}
		if(q.front() * 2 + 1 <= n){
			i = q.front() * 2 + 1;
			printf("%d ", heap[i]);
			q.push(i);
		}
		q.pop();
	} 
	printf("\n"); 
	
	// 2. 插入测试 
	printf("Insert heap top test:\n");
	insert_node(107);
	//层次遍历堆
	i = 1;
	// 读第一个节点
	printf("%d ", heap[i]); 
	// 把第一个节点放进队列
	q.push(i);
	while(!q.empty()){
		if(q.front() * 2 <= n){
			i = q.front() * 2;
			printf("%d ", heap[i]);
			q.push(i);
		}
		if(q.front() * 2 + 1 <= n){
			i = q.front() * 2 + 1;
			printf("%d ", heap[i]);
			q.push(i);
		}
		q.pop();
	} 
	printf("\n"); 
	
	// 3. 删堆肯定是从大到小删堆
	printf("Delete heap top test:\n");
	while(n != 0){
		printf("%d ", heap[1]);
		delete_top();
	} 
	printf("\n");
	
	return 0;
}