【数据结构】排序 ----堆排序

本文深入探讨堆排序算法,包括最大堆与最小堆的概念,堆的特点及其在优先队列中的应用。详细解析堆构建、堆排序的过程及时间复杂度,并提供Python标准库heapq模块的使用指导。

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堆排序使用最大堆,最小堆一般用于优先队列

堆特点

1.parent > children

2.完全二叉树

完全二叉树概念:从上往下,从左往右,结点依次添加

以下都是完全二叉树

parent 结点 > chidren  结点

如图 子结点都小于父结点

python 标准库 heapq 模块

提供基于堆得优先队列得支持

 

堆构建

堆排序的时间复杂度O(nlgn)

heapify O(lgn) :维护堆得性质

build_heap  O(n) : 无序输入的数组构成一个最大堆

heap_sort  O(nlgn)

 

heapify 函数作用 :比较父节点和 子结点,如果子节点大于父节点,交换,保证是个堆

如图,父结点 5 小于 10. heapify 作用 交换他们

 

构建堆过程

 

 

如果是全部打乱的树如何构建堆

从倒数第二层开始做heapify操作

如图所示:

堆排序

 

1.根结点跟最后一个结点交换位置,然后在去掉最后一个结点

 

 

2.交换后不再是堆,根结点做一下heapify 调整

 

3.第二次排序,重复上诉步骤

 

4.最后就按照从小到大的顺序排列了

 

堆排序实现

heapsort.py

 

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