选择排序——堆排序

一、堆排序的相关概念

 

1、堆的定义

从堆的定义可以看出，堆实质是满足如下性质的完全二叉树：二叉树中任一非叶子结点均小于(大于)它的孩子结点。

2、堆排序的定义

若在输出堆顶的最小值(最大值)后，使得剩余n- 1个元素的序列重又建成一个堆，则得到n个元素的次小值(次大值) ... .如此反复，便能得到一个有序序列，这个过程称之为堆排序。

二、堆的调整

1、如何在输出堆顶元素后，调整剩余元素为一个新的堆?

以小根堆为例：

①输出堆顶元素之后，以堆中最后一个元素替代之 ;

②然后将根结点值与左、右子树的根结点值进行比较，并与其中小者进行交换;

③重复上述操作②，直至叶子结点，将得到新的堆，称这个从堆顶至叶子的调整过程为"筛选"。

三、堆的建立

1、单结点的二叉树是堆;

2、在完全二叉树中所有以叶子结点(序号i > n/2)为根的子树是堆。这样，我们只需依次将以序号为n/2，n/2 - 1，......, 1的结点为根的子树均调整为堆即可。

即:对应由n个元素组成的无序序列，“筛选” 只需从第n/2个元素开始。

3、如下图所示是一个典例

4、堆的建立过程其实就是堆排序过程。

四、堆的算法描述

void HeapSort( elem R[] ) { //对R[1 ]到R[n]进行堆排序
int i;

for (i= n/2; i >=1; i--）

HeapAdjust( R,i,n); //建初始堆

for (i= n; i>1; i--){                //进行n-1趟排序
Swap(R[1], R[i]);                   //根与最后一 个元素交换

HeapAdjust(R,1,i-1);               //对R[1]到R[i -1]重新建堆
      }
} //HeapSort


void HeapAdjust (elem R[ ], int S, int m) {

/*已知R[s..m]中记录的关键字除R[s]之外均满足堆的定义，本函数调整R[s]的关键字，使R[s..m]成为一个大根堆*/

rc = R[s];

for (j=2*s;j<=m;j*= 2){                   //沿key较大的孩子结点向下筛选

if(j<m&&R[j] < R[j+1])   ++j;            //j为key较大的记录的下标

if( rc >= R[j] ) break;

R[s] = R[j];S =j;                     // rc应插入在位置s上

}//for

R[s] = rc; //插入

} // HeapAdjust