min heap priority queue 最小堆实现的优先队列

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本文介绍了如何使用C++实现最小堆（Min Heap）的优先队列，包括MIN_HEAPIFY函数、HEAP_MINIMUM、HEAP_EXTRACT_MIN、HEAP_DECREASE_KEY和MIN_HEAP_INSERT等关键操作。此外，还提供了测试代码来演示这些操作。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

#include<stdio.h>
#include<algorithm>
#include<limits.h>
int A[10000000];
using namespace std;
inline int PARENT(int i)
{
    return i>>1;//return i/2;
}
inline int LEFT(int i)
{
    return i<<1;//i*2
}
inline int RIGHT(int i)
{
    return (i<<1)+1;//i*2+1
}
void MIN_HEAPIFY_loop1(int A[],int adjust,int heapsize)
{
    int adjustkey=A[adjust];//要调整的结点值
    for(int smallerson=LEFT(adjust);smallerson<=heapsize;smallerson=LEFT(adjust)){
        if(smallerson<heapsize&&A[smallerson]>A[smallerson+1]) smallerson++;//寻找较小子结点
        if(adjustkey<A[smallerson]) break;//不再向下沉
        A[adjust]=A[smallerson];adjust=smallerson;
        //逐级下沉。adjust:当前要调整的结点值。largerson:它的小儿子
    }
    A[adjust]=adjustkey;//到它应到的位置
}
int HEAP_MINIMUM(int A[])
{//返回最小key。
    return A[1];
}
int HEAP_EXTRACT_MIN(int A[],int&heapsize)
{//去掉并返回最小key。O(lgn)
    if(heapsize<1) {printf("Heap underflow.\n");exit(1);}
    int minimum=A[1];A[1]=A[heapsize];heapsize--;
    MIN_HEAPIFY_loop1(A,1,heapsize);
    return minimum;
}
void HEAP_DECREASE_KEY(int A[],int i,int key)
{//将A[i]减少成key
    if(key>A[i]) {printf("New key is larger than current key.\n");exit(1);}
    while(i>1&&A[PARENT(i)]>key){
        A[i]=A[PARENT(i)];i=PARENT(i);
    }
    A[i]=key;
}
void MIN_HEAP_INSERT(int A[],int key,int &heapsize)
{//插入新元素key
    heapsize++;A[heapsize]=INT_MAX;
    HEAP_DECREASE_KEY(A,heapsize,key);
}
int pow(int n,int times)
{//求n的times次方
    int result=1;
    while(times--) result*=n;
    return result;
}
void show(int A[],int d,int heapsize)
{//逐层打印d叉堆
    int i,j,levels=0;
    for(i=1;i<=heapsize;i=j){
        int temp=i+pow(d,levels++);
        for(j=i;j<=heapsize&&j<temp;j++) printf("%d ",A[j]);
        putchar('\n');
    }
}
int is_MIN_HEAP(int A[],int heapsize)
{//判断是否最小堆
    for(int i=heapsize;i>1;i--){
        if(A[i]<A[PARENT(i)]) return 0;
    }
    return 1;
}
int main(void)
{
    //以下为测试
    int heapsize=0,n=99;
    for(int i=1;i<=n;i++) MIN_HEAP_INSERT(A,i,heapsize);//一个一个插入建堆

    for(int i=1;i<=n;i++){
        HEAP_EXTRACT_MIN(A,heapsize);show(A,2,heapsize);//一个一个删除，并打印堆
        if(is_MIN_HEAP(A,heapsize))printf("YES HEAP\n");
        putchar('\n');
    }
    return 0;
}