堆(也叫优先队列),是一棵完全二叉树,它的特点是父节点的值大于(小于)两个子节点的值(分别称为大顶堆和小顶堆)。它常用于管理算法执行过程中的信息,应用场景包括堆排序,优先队列等。
2. 堆的基本操作
堆是一棵完全二叉树,高度为O(lg n),其基本操作至多与树的高度成正比。在介绍堆的基本操作之前,先介绍几个基本术语:
A:用于表示堆的数组,下标从1开始,一直到n
PARENT(t):节点t的父节点,即floor(t/2)
RIGHT(t):节点t的左孩子节点,即:2*t
LEFT(t):节点t的右孩子节点,即:2*t+1
HEAP_SIZE(A):堆A当前的元素数目
下面给出其主要的四个操作(以大顶堆为例):
2.1 Heapify(A,n,t)
该操作主要用于维持堆的基本性质。假定以RIGHT(t)和LEFT(t)为根的子树都已经是堆,然后调整以t为根的子树,使之成为堆。
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void
Heapify(
int
A[],
n,monospace!important; font-size:1em!important; direction:ltr!important; display:inline!important; background:none!important"> t)
{
left = LEFT(t);
right = RIGHT(t);
max = t;
if
(left <= n) max = A[left] > A[max] ? left : max;
(right <= n) max = A[right] > A[max] ? right : max;
(max != A[t])
{
swap(A,max,t);
Heapify(A,max);
}
}
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2.2 BuildHeap(A,n)
该操作主要是将数组A转化成一个大顶堆。思想是,先找到堆的最后一个非叶子节点(即为第n/2个节点),然后从该节点开始,从后往前逐个调整每个子树,使之称为堆,最终整个数组便是一个堆。
BuildHeap(
n)
i;
for
(i = n/2; i<=n; i++)
ottom:auto!important; float:none!important; height:auto!important; left:auto!important; line-height:1.1em!important; outline:0px!important; overflow:visible!important; position:static!important; right:auto!important; top:auto!important; vertical-align:baseline!important; width:auto!important; font-family:Consolas,i);
2.3 GetMaximum(A,237)"> 该操作主要是获取堆中最大的元素,同时保持堆的基本性质。堆的最大元素即为第一个元素,将其保存下来,同时将最后一个元素放到A[1]位置,之后从上往下调整A,使之成为一个堆。
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