堆排序

堆排序（Heapsort）是指利用堆这种数据结构所设计的一种排序算法。堆积是一个近似完全二叉树的结构，并同时满足堆积的性质：即子结点的键值或索引总是小于（或者大于）它的父节点。

堆节点的访问

通常堆是通过一维数组来实现的。在起始数组为 0 的情形中：

• 父节点i的左子节点在位置 (2*i+1);
• 父节点i的右子节点在位置 (2*i+2);
• 子节点i的父节点在位置 floor((i-1)/2);

堆的操作

在堆的数据结构中，堆中的最大值总是位于根节点。堆中定义以下几种操作：

• 最大堆调整（Max_Heapify）：将堆的末端子节点作调整，使得子节点永远小于父节点
• 创建最大堆（Build_Max_Heap）：将堆所有数据重新排序
• 堆排序（HeapSort）：移除位在第一个数据的根节点，并做最大堆调整的递归运算

堆的结构采用数组实现，起始索引为0。

#include <stdio.h>
 
// array是待调整的堆数组，i是待调整的数组元素的位置，nlength是数组的长度
//本函数功能是：根据数组array构建大根堆
 
void HeapAdjust(int array[], int i, int nLength)
{
    int nChild;
    int nTemp;
    for (nTemp = array[i]; 2 * i + 1 < nLength; i = nChild)
    {
        // 子结点的位置=2*（父结点位置）+ 1
        nChild = 2 * i + 1;
        // 得到子结点中较大的结点
        if ( nChild < nLength-1 && array[nChild + 1] > array[nChild])
            ++nChild;
        // 如果较大的子结点大于父结点那么把较大的子结点往上移动，替换它的父结点
        if (nTemp < array[nChild])
        {
            array[i] = array[nChild];
            array[nChild]= nTemp;
        }
        else
        // 否则退出循环
            break;
    }
}
 
// 堆排序算法
void HeapSort(int array[],int length)
{  
    int tmp;
    // 调整序列的前半部分元素，调整完之后第一个元素是序列的最大的元素
    //length/2-1是第一个非叶节点，此处"/"为整除
    for (int i = length / 2 - 1; i >= 0; --i)
        HeapAdjust(array, i, length);
    // 从最后一个元素开始对序列进行调整，不断的缩小调整的范围直到第一个元素
    for (int i = length - 1; i > 0; --i)
    {
        // 把第一个元素和当前的最后一个元素交换，
        // 保证当前的最后一个位置的元素都是在现在的这个序列之中最大的
      ///  Swap(&array[0], &array[i]);
          tmp = array[i];
          array[i] = array[0];
          array[0] = tmp;
        // 不断缩小调整heap的范围，每一次调整完毕保证第一个元素是当前序列的最大值
        HeapAdjust(array, 0, i);
    }
}

void output(int *a, int n)
{
	int i;
	for(i = 0; i < n; i++) {
		printf("%d ",a[i]);
	}
	printf("\n");
}

int main()
{
	int a[] = {8,10,3,5,7,4,6,1,9,2};
	int N;
	N = sizeof(a)/sizeof(a[0]);
	HeapSort(a, N);
	output(a, N);
	return 0;
}