heap sort

最新推荐文章于 2024-08-16 08:47:08 发布

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本文详细介绍了堆排序算法的实现原理及过程，包括大堆和小堆两种方式，并提供了完整的代码示例。通过调整节点位置来构建堆结构，进而实现数组元素的排序。

// heap_sort.h
// 大堆排序

#ifndef _HEAP_SORT_H_
#define _HEAP_SORT_H_

#include "utility.h"

/* 左节点 */
int tree_left(int i)
{
	return 2 * i + 1;
}

/* 右节点 */
int tree_right(int i)
{
	return (2 * i + 2);
}

/* 以第i点为根节点，调整为大堆树 */
void max_heapify(int arr[], int i, int heap_size)
{
	int left = tree_left(i);
	int right = tree_right(i);
	int largest = i;
	int tmp;
	/* 搜索最大节点 */
	if (left <= heap_size && arr[left] > arr[i])
		largest = left;
	if (right <= heap_size && arr[right] > arr[left])
		largest = right;
	/* 交换节点, 递归*/ 
	if (largest != i) {
		tmp = arr[i];
		arr[i] = arr[largest];
		arr[largest] = tmp;
		max_heapify(arr, largest, heap_size);
	}
}

/* 获取大堆树 */
void build_max_heap(int arr[], int len)
{
	for (int i=len/2; i>=0; i--)
		max_heapify(arr, i, len);
}

/* 堆排序 */
void heap_sort(int arr[], int len)
{
	build_max_heap(arr, len-1);
	print_arr(arr, len);

	int tmp;
	for(int i = len-1; i > 0; i--)
	{
		tmp = arr[0];
		arr[0] = arr[i];
		arr[i] = tmp;
		max_heapify(arr, 0, i-1);
	}
	print_arr(arr, len);
}

/* 测试 */
void test_heap_sort()
{
	//int arr[] = {4, 5, 1, 8, 6};
	int arr[] = {4, 5, 1, 8, 6, 38, 7, 19, 9, 12, 17, 33, 25, 68, 90};
	int len = ARR_SIZE(arr);

	heap_sort(arr, len);
}

#endif

// heap_sort.h
// 小堆排序

#ifndef _HEAP_SORT_H_
#define _HEAP_SORT_H_

#include "utility.h"

/* 左节点 */
int tree_left(int i)
{
	return 2 * i + 1;
}

/* 右节点 */
int tree_right(int i)
{
	return (2 * i + 2);
}

/* 以第i点为根节点，调整为小堆树 */
void min_heapify(int arr[], int i, int heap_size)
{
	int left = tree_left(i);
	int right = tree_right(i);
	int minimum = i;
	int tmp;
	/* 搜索最小节点 */
	if (left <= heap_size && arr[left] < arr[i])
		minimum = left;
	if (right <= heap_size && arr[right] < arr[minimum])
		minimum = right;
	/* 交换节点, 递归*/
	if (minimum != i) {
		tmp = arr[i];
		arr[i] = arr[minimum];
		arr[minimum] = tmp;
		min_heapify(arr, minimum, heap_size);
	}
}

/* 获取小堆树 */
void build_min_heap(int arr[], int len)
{
	for (int i=len/2; i>=0; i--)
	{
		min_heapify(arr, i, len);
	}
}

/* 反转数组 */
void reverse_arr(int arr[], int len)
{
	int tmp = 0;
	for (int i=0; i<len/2; i++)
	{
		tmp = arr[i];
		arr[i] = arr[len-1-i];
		arr[len-1-i] = tmp;
	}
}

/* 堆排序 */ 
void heap_sort(int arr[], int len)
{
	build_min_heap(arr, len-1);
	print_arr(arr, len);

	int tmp;
	for(int i = len-1; i > 0; i--)
	{
		tmp = arr[0];
		arr[0] = arr[i];
		arr[i] = tmp;
		min_heapify(arr, 0, i-1);
	}

	reverse_arr(arr, len);

	print_arr(arr, len);
}

/* 测试 */
void test_heap_sort()
{
	//int arr[] = {4, 5, 1, 8, 6, 38, 7,};
	int arr[] = {4, 5, 1, 8, 6, 38, 7, 19, 9, 12, 17, 33, 25, 68, 90};
	int len = ARR_SIZE(arr);

	heap_sort(arr, len);
}

#endif

参考

http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%A0%86%E6%8E%92%E5%BA%8F

http://en.wikipedia.org/wiki/Heapsort