堆是一颗完全二叉树,树中的每个结点都不小于(或不大于)其左右结点孩子结点的值,分为大根堆和小根堆
由于是完全二叉树,可以使用数组储存
const int maxn = 100;
//heap为堆,n为元素个数
int heap[maxn],n=10;
//对heap数组在[low,high]范围进行向下调整
void downAdjust(int low,int high){
int i=low,j=i*2; //i为预调整结点,j为其左孩子
while(j<=high){ //存在孩子结点
//如果右孩子存在,且右孩子的值大于左孩子
if(j+1<=high && heap[j+1]>heap[j]){
j=j+1; //让j存储右孩子下标
}
//如果孩子中最大的权值比欲调整结点i大
if(heap[j]>heap[i]){
swap(heap[j],heap[i]); //交换最大权值的孩子与欲调整结点i
i=j; //保存i为欲调整结点,j为j的左孩子
j=i*2;
}else{
break; //孩子的权值均比欲调整结点i小,调整结束
}
}
}
建堆,假设序列中元素的个数为n,由于是完全二叉树,则[1,n/2]区间内的结点都是非叶子结点
//建堆
void createHeap(){
for(int i=n/2;i>=1;i++){
downAdjust(i,n);
}
}
如果要删除堆中的最大元素,即删除堆顶元素,令最后一个元素覆盖堆顶元素,然后对根结点进行调整即可
//删除堆顶元素
void deleteTop(){
heap[1] = heap[n--];
downAdjust(1,n);
}
如果想要往堆里添加一个元素,可以把想要添加的元素放在数组最后,然后进行向上调整。向上调整总是把欲调整结点与父亲结点比较,如果权值比父亲结点大,那么就交换与其父亲结点,这样反复比较,直到达堆顶或是父亲结点的权值较大为止,代码如下,时间复杂度为O(logn)
//对heap数组在[low,high]范围内进行向上调整
void upAdjust(int low,int high){
int i=high,j=i/2; //i为欲调整结点,j为其父结点
while(j>=low){ //父亲结点在[low,high]范围内
//父亲权值小于欲调整结点i的权值
if(heap[j]<heap[i]){
swap(heap[j],heap[i]); //交换父亲和欲调整结点
i=j; //保持i为欲调整结点,j为i的父亲
j=j/2;
}else{
break; //父亲权值比欲调整结点i的权值大,调整结束
}
}
}
//添加元素
void insert(int x){
heap[++n] = x; //让元素个数+1,然后将数组末位赋值给x
upAdjust(1,x); //向上调整新加入的结点n
}
//堆排序
void heapSort(){
createHeap();
for(int i=n;i>1;i--){
swap(heap[i],heap[1]);
downAdjust(1,i-1);
}
}