之前我们讨论的堆,都把最大键值存储在根节点中,这种类型的堆可以看作是最大堆。
我们还可以创建另一种堆,把最键小值存储在根节点中,根节点以外的节点的键值,大于或等于存储在它父节点中的键值,这种类型的堆可以看作是最小堆。
具体是用最大堆还是最小堆,就根据我们自身的需要来选择了。
堆的算法到这里就讲完了,下面这段代码包括了之前讲过的堆的所有算法:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void siftUp(int* heap, int index);
void siftDown(int* heap, int index);
void siftDown(int* heap, int siftDownTo, int index);
int* insertElement(int* heap, int element);
int* deleteElement(int* heap, int index);
int* makeHeap(int* array, int arrayLength);
void heapSort(int* heap);
void print(char* description, int* heap);
void siftUp(int* heap, int index)
{
int heapLength = heap[0];
if (index < 1 || index > heapLength)
return;
bool done = false;
while(!done && index > 1)
{
if (heap[index] > heap[index / 2])
{
int temp = heap[index];
heap[index] = heap[index / 2];
heap[index / 2] = temp;
}
else
{
done = true;
}
index /= 2;
}
}
void siftDown(int* heap, int index)
{
int heapLength = heap[0];
siftDown(heap, heapLength, index);
}
void siftDown(int* heap, int siftDownTo, int index)
{
if (index < 1 || index * 2 > siftDownTo)
return;
bool done = false;
while(!done && index * 2 <= siftDownTo)
{
index *= 2;
if (index + 1 <= siftDownTo && heap[index + 1] > heap[index])
index += 1;
if (heap[index] > heap[index / 2])
{
int temp = heap[index];
heap[index] = heap[index / 2];
heap[index / 2] = temp;
}
else
{
done = true;
}
}
}
int* insertElement(int* heap, int element)
{
int heapLength = heap[0];
int resultHeapLength = heapLength + 1;
// 创建一个长度为resultHeapLength+1的int数组
int* resultHeap = (int*)malloc(sizeof(heap) * (resultHeapLength + 1));
if (resultHeap == NULL)
return NULL;
resultHeap[0] = resultHeapLength;
for (int i = 1; i <= heapLength; i++)
{
resultHeap[i] = heap[i];
}
resultHeap[resultHeapLength] = element;
siftUp(resultHeap, resultHeapLength);
return resultHeap;
}
int* deleteElement(int* heap, int index)
{
int heapLength = heap[0];
if (index < 1 || index > heapLength)
return heap;
int x = heap[index];
int y = heap[heapLength];
int resultHeapLength = heapLength - 1;
// 创建一个长度为resultHeapLength+1的int数组
int* resultHeap = (int*)malloc(sizeof(heap) * (resultHeapLength + 1));
if (resultHeap == NULL)
return NULL;
resultHeap[0] = resultHeapLength;
for (int i = 1; i <= resultHeapLength; i++)
{
resultHeap[i] = heap[i];
}
if (index == resultHeapLength)
return resultHeap;
resultHeap[index] = y;
if (y > x)
{
siftUp(resultHeap, index);
}
else
{
siftDown(resultHeap, index);
}
return resultHeap;
}
int* makeHeap(int* array, int arrayLength)
{
if (array == NULL || arrayLength <= 0)
return NULL;
int heapLength = arrayLength;
int* heap = (int*)malloc(sizeof(array) * (heapLength + 1));
if (heap == NULL)
return NULL;
// heap[0]用来存储数组中堆数据的长度,堆数据heap[1]...heap[heapLength]
// 所以数组的实际长度是heapLength+1,我们只对从数组索引为1开始的heapLength个数据进行操作
heap[0] = heapLength;
for (int i = 0; i < arrayLength; i++)
{
heap[i + 1] = array[i];
}
for (int i = heapLength / 2; i >= 1; i--)
{
siftDown(heap, i);
}
return heap;
}
void heapSort(int* heap)
{
if (heap == NULL)
return;
int heapLength = heap[0];
int temp = 0;
for (int i = heapLength; i >= 2; i--)
{
temp = heap[1];
heap[1] = heap[i];
heap[i] = temp;
siftDown(heap, i - 1, 1);
}
}
void print(char* description, int* heap)
{
printf("%s:\t", description);
int heapLength = heap[0];
for(int i = 1; i <= heapLength; i++)
{
printf("%d ", heap[i]);
}
printf("\n");
}
void main()
{
const int ARRAY_LENGTH = 10;
int array[ARRAY_LENGTH] = { 4, 3, 8, 10, 11, 13, 7, 30, 17, 26 };
int* heap = makeHeap(array, ARRAY_LENGTH);
print("从数组初始化堆", heap);
int* heapAfterInsert = insertElement(heap, 20);
print("插入新数据20", heapAfterInsert);
free(heap);
int* heapAfterDelete = deleteElement(heapAfterInsert, 2);
print("删除第2个数据", heapAfterDelete);
free(heapAfterInsert);
heapSort(heapAfterDelete);
print("按非降序排序", heapAfterDelete);
free(heapAfterDelete);
getchar();
}
更多内容请参考:
算法 之 堆 - 简介
算法 之 堆 - Sift-up和Sift-down
算法 之 堆 - 插入和删除
算法 之 堆 - 创建堆
算法 之 堆 - 排序
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