堆的应用

注：本文中所使用的堆的基本操作均在《堆的基本操作》中。
链接：https://blog.youkuaiyun.com/lw13572259173/article/details/84946167

优先级队列

定义

typedef int PQDataType;
typedef struct PriortQueue
{
	Heap heap;
}PriortQueue, *pPriortQueue;

初始化

void InitPriortQueue(pPriortQueue pqueue)
{
	assert(pqueue);
	int arr[] = { 53, 17, 78, 9, 45, 65, 87, 23, 31 };
	Initheap(&(pqueue->heap), arr, sizeof(arr) / sizeof(arr[0]),Less);
}

入队列

void PushPriortQueue(pPriortQueue pqueue, PQDataType d)
{
	assert(pqueue);
	//堆插入
	Insertheap(&(pqueue->heap), d);
}

出队列

void PopPriortQueue(pPriortQueue pqueue) 
{
	assert(pqueue);
	Romoveheap(&(pqueue->heap)); //堆删除
}

队头元素

int TopPriortQueue(pPriortQueue pqueue) 
{
	assert(pqueue);
	return Topheap(&(pqueue->heap));//堆顶元素
}

元素个数

int SizePriortQueue(pPriortQueue pqueue)
{
	assert(pqueue);
	return Sizeheap(&(pqueue->heap));//堆元素个数
}

是否为空

int EmptyPriortQueue(pPriortQueue pqueue) 
{
	assert(pqueue);
	return Emptyheap(&(pqueue->heap));//堆是否为空
}

100亿个数中找到最大前k个数

随机构造10000个数据，在其中找到其最大的前10个数据—小堆
1.获取前k个元素
2.用剩余元素与堆顶元素比较，大于堆定元素则替换，小于堆顶元素则下一个

void topk(pHeap heap, int* arr, int k)
{
	assert(heap);
	Initheap(heap, arr, k,Less);
	Createheap(heap);
	int i = k;
	while (arr[i] > 0)
	{
		if (Topheap(heap) < arr[i])
		{
			Swap(&arr[i], &(heap->_hp[0]));
			AdjustDown(heap, 0); //向下调整
		}
		i++;
	}
}

堆排序

每一次都会将一个最大/最小的元素放到最后

void HeapAdust(int *arr, int  size, int parent)  //大堆   一次性只调整一个位置
{
	int child = (parent << 1) + 1;  //找到孩子
	while (child && child <= size - 1)
	{
		//左右孩子中找最大的
		if (child + 1 < size &&arr[child] < arr[child+1])  //右孩子存在且右孩子大于左孩子
		{
			child += 1;
		}
		//孩子大于双亲
		if (arr[parent] < arr[child])
		{
			//交换
			Swap(&arr[child], &arr[parent]);
			//继续向下判断
			parent = child;
			child = (parent << 1) + 1;
		}
		else
			return;
	}
}
void heap(int* arr, int size)
{
	//建堆
	int root = ((size - 2) >> 1);  //最后一个非叶子结点
	int end = size - 1;
	for (; root >= 0; root--)  //构建一个大堆
		HeapAdust(arr, size, root); 
	//删除——每一次最大的元素在堆顶，然后把最大元素与最后一个元素交换
	while (end > 0)  
	{
		Swap(&arr[0], &arr[end]);//交换堆顶与最后一个元素
		HeapAdust(arr, end, 0);  //只把end-1个元素再一次调整成堆  end相当于size 
		end--;
	}
}