堆排序是变治法的一个实例
以实现大根堆为例
首先,设置一个数组h[N]存储堆,第一个元素h[0] = INF,不作使用,堆元素从1到n;
其次,完全二叉树是指:除最后一层,树的每层是满的,最后一层最右边的元素可以缺少;
堆需要满足两个条件:
(1)堆逻辑上看是一颗完全二叉树,这具备了一些性质:如父母结点(非叶子结点)下标一定是从1到n/2('/'为整除)
(2)父母结点的键值(key)一定要大于其孩子(完全二叉树中,父母结点的就是至少存在左孩子的结点)的键值
我们可以把叶子也看成是一个堆
堆排序
如何维护一个堆呢?
如果从堆顶(第0层)开始,那么调整第一层后,还要继续往下一层调整,下一层的调整却有可能使上一层的不满足第2个条件
例如一个数组存储为INF 3 5 6 7 9的堆,调整为6 5 3 7 9时,再调整为6 9 3 7 5,这时要需要回到上一层去调整,调整后9 6 3 7 5,又需要继续下一层的调整
所以:自底向上自右向左地对每个父母结点地调整,则每次更新至多更新到倒数第二层;
第0步:调整为堆
参数是堆的规模n,和指定需要调节的父母结点(子二叉堆的堆顶元素)
对于父母结点i,最多更新2次,因为左孩子一定存在,先与左孩子比较,父母键值小就更新,然后检查是否有右孩子,有若此时的父母键值还是小则更新;
最后检查是否更新了,如果一次都没有更新则退出调整,更新了,则把完成剩余的最后一次交换(父母键值赋值给左孩子或右孩子,设其为y);
若y是父母结点则继续调整,否则退出调整
第1步:建堆
建堆的过程就是自底向上自右向左地对“最小非堆”调整为堆,即自底向上自右向左

本文介绍了堆排序的原理,包括如何维护一个大根堆,以及自底向上自右向左的调整策略。堆排序过程分为建堆和排序两步,其中建堆通过调整每个父母结点确保堆性质,而排序则是通过输出堆顶元素并重新调整堆来完成。堆排序是就地排序,可在插入和删除数据后进行调整。
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