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《算法笔记》学习记录 Part 3 树(下)

2024-11-04 来源:个人技术集锦

第九章    数据结构专题 —— 树(下)

9.7 堆  

9.7.1 堆的定义与基本操作

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
}
9.7.2 堆排序
//堆排序
void heapSort(){
	createHeap();
	for(int i=n;i>1;i--){
		swap(heap[i],heap[1]);
		downAdjust(1,i-1);
	}
}

9.8 哈弗曼树







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