如何理解堆?

堆是一种特殊树形数据结构,表现为完全二叉树,且节点值遵循大顶堆(大于等于子节点值)或小顶堆(小于等于子节点值)的原则。本文详细解释了堆的定义,并通过示例区分了大顶堆和小顶堆。同时指出,相同数据可构建不同形态的堆。讨论了如何用代码实现大顶堆,并强调了数组作为实现方式的优势。

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堆是一种特殊的树。我们现在就来看看,什么样的树才是堆。我罗列了两点要求,只要满足这两点,它就是一个堆。

堆是一个完全二叉树;
堆中每一个节点的值都必须大于等于(或小于等于)其子树中每个节点的值。

我分别解释一下这两点。
第一点,堆必须是一个完全二叉树。还记得我们之前讲的完全二叉树的定义吗?完全二叉树要求,除了最后一层,其他层的节点个数都是满的,最后一层的节点都靠左排列。

第二点,堆中的每个节点的值必须大于等于(或者小于等于)其子树中每个节点的值。实际上,我们还可以换一种说法,堆中每个节点的值都大于等于(或者小于等于)其左右子节点的值。这两种表述是等价的。

对于每个节点的值都大于等于子树中每个节点值的堆,我们叫做“大顶堆”。
对于每个节点的值都小于等于子树中每个节点值的堆,我们叫做“小顶堆”。

定义解释清楚了,你来看看,下面这几个二叉树是不是堆?

在这里插入图片描述
其中第 1 个和第 2 个是大顶堆,第 3 个是小顶堆,第 4 个不是堆。除此之外,从图中还可以看出来,对于同一组数据,我们可以构建多种不同形态的堆。

思考

  • 如何用代码实现大顶堆?数组还是链表?

总结

  • 堆是完全二叉树
  • 堆可以分为大顶堆小顶堆
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