優(yōu)先隊列(Priority Queue):特殊隊列厨诸,取出元素的順序是依照元素的優(yōu)先權(quán)(關鍵字)大小,而不是元素進入隊列的先后順序妓布。
堆的特性
【1】結(jié)構(gòu)性:用數(shù)組表示的完全二叉樹
【2】有序性:任一節(jié)點的關鍵字是其子樹所有節(jié)點的最大值(或者最小值)
最大堆(MaxHeap):最大值
最小堆(MinHeap):最小值
【3】從根節(jié)點到任意節(jié)點路徑上節(jié)點序列的有序性
【堆建立】
最大堆的建立 :時間復雜性O(n) 樹中各節(jié)點的高度和
將已經(jīng)存在的N個元素按最大堆的要求存放在一個一維數(shù)組中
從倒數(shù)第一個有兒子的節(jié)點開始酌伊,將其調(diào)整成堆
然后從右向左,從下往上依次調(diào)整成堆
每當右父節(jié)點落下時浴鸿,再調(diào)整成新的堆
/*
最大堆操作集
堆是一種用數(shù)組表示的完全二叉樹
樹:
a
bc
defg
hi######
堆:#abcdefghi##,數(shù)組0為空
若一個節(jié)點式i,則左兒子是2*i弦追,右兒子是2*i+1
*/
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#define MaxData 1000
//#define MaxSize 10
typedef int ElementType;
struct HeapStruct{
ElementType *Elements; //指向數(shù)組空間的指針(存儲堆元素的一維數(shù)組)
int Size; //當前數(shù)組長度
int Capacity;//初始化時所定義的數(shù)組長度
};
typedef struct HeapStruct *MaxHeap;
MaxHeap CreateHeap(MaxHeap H,int MaxSize); //創(chuàng)建堆
void Insert(MaxHeap H,ElementType item); //插入元素item
ElementType DeleteMax(MaxHeap H); //取出二叉樹根節(jié)點岳链,同時刪除一個節(jié)點
int IsFull(MaxHeap H, int MaxSize);//判斷堆為空
int IsEmpty(MaxHeap H);//判斷堆為滿
int main()
{
int MaxSize=10;
int arrary[] = {58,25,44,18,10,26,20,12,8};
MaxHeap heap=NULL;
heap=CreateHeap(heap,MaxSize);
for(int i=0;i<10;i++){
Insert(heap,arrary[i]);
}
while(!IsEmpty(heap)){
printf("%d, ", DeleteMax(heap));
}
putchar('\n');
printf("%d\n",heap->Elements[0]);
system("pause");
return 0;
}
MaxHeap CreateHeap(MaxHeap H,int MaxSize)
{
H=(MaxHeap)malloc(sizeof(struct HeapStruct));
/*
這一塊卡了好久、關于內(nèi)存那里搞錯了
int *p;
p=(int *)malloc(sizeof(int));
p=NULL;
*/
H->Elements=(ElementType *)malloc((MaxSize+1)*sizeof(ElementType));
H->Size=0;
H->Capacity=MaxSize;
//最大值用作哨兵劲件,以便于以后更快操作
H->Elements[0]=MaxData;
return H;
}
int IsFull(MaxHeap H,int MaxSize)
{
if(H->Size== MaxSize) return 1;
else return 0;
}
int IsEmpty(MaxHeap H)
{
if(H->Size==0) return 1;
else return 0;
}
/* 將新增節(jié)點插入到其從父節(jié)點到根節(jié)點的有序序列中 */
void Insert(MaxHeap H,ElementType item)
{
/* 將元素item插入最大堆H掸哑,其中H->Elements[0] */
int i;
if(IsFull(H, 10)){
printf("the head is full\n");
}else{
i = ++H->Size; //i指向插入后堆中的最后一個元素的位置,其父節(jié)點是H->Elements[i/2]
//過濾插入
for( ;H->Elements[i/2]<item;i/=2)//與父節(jié)點做比較,滿足插入的有序性
//哨兵為最大值零远,在[0]位置苗分,在比較過程中,比哨兵小牵辣,則自然落在了根節(jié)點的位置
H->Elements[i]=H->Elements[i/2];
H->Elements[i]=item;
}
}
/*
最大堆的刪除:(根節(jié)點是最大值)
取出根節(jié)點(最大值)元素摔癣,同時刪除堆的一個節(jié)點
先用最后一個元素替換根節(jié)點,
然后再比較較大的孩子,節(jié)點下沉择浊,保證有序性
*/
ElementType DeleteMax(MaxHeap H)
{
int parent,child;
ElementType MaxItem,temp;
if(IsEmpty(H)){
printf("the MaxHeap is empty\n");
return NULL;
}
MaxItem=H->Elements[1]; //保存要刪除的元素戴卜,即堆的最大值
temp=H->Elements[H->Size--]; //用最大堆中最后一個元素從節(jié)點開始向上過濾下層節(jié)點
/*
parent*2<=H->Size 判別是否有左孩子
從左右兒子中找到一個大的值與節(jié)點比較
將child變量指向左右兒子中較大的的一個
*/
for(parent=1;parent*2<=H->Size;parent=child){
child=parent*2; //child 指向左兒子;child+1 指向右兒子
if((child!=H->Size)&&(H->Elements[child]<H->Elements[child+1]))
child++;
if(temp>=H->Elements[child]) break;
else
H->Elements[parent]=H->Elements[child]; //較大值上浮
}
H->Elements[parent]=temp;
return MaxItem;
}
最小堆操作集
/* 最小堆操作集 */
#include<stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define MinData -1
#define MaxSize 101
typedef int ElemnetType;
typedef struct HeapStruct{
ElemnetType *Elements;
int Size;
int Capacity;
}*MinHeap;
MinHeap CreateHeap(MinHeap H);
void Inster(MinHeap H,ElemnetType item);
int IsFull(MinHeap H);
int IsEmpty(MinHeap H);
ElemnetType DeleteMin(MinHeap H);
int main()
{
int arr[]={23,26,46,24,10};
MinHeap heap=NULL;
heap=CreateHeap(heap);
for(int i=0;i<5;i++){
Inster(heap,arr[i]);
}
while(!IsEmpty(heap)){
printf("%d, ", DeleteMin(heap));
}
putchar('\n');
system("pause");
return 0;
}
MinHeap CreateHeap(MinHeap H)
{
H=(MinHeap)malloc(sizeof(struct HeapStruct));
H->Elements=(ElemnetType *)malloc(sizeof(ElemnetType));
H->Size=0;
H->Capacity=MaxSize;
H->Elements[0]= MinData;
return H;
}
int IsFull(MinHeap H)
{
if(H->Size==MaxSize) return 1;
else return 0;
}
int IsEmpty(MinHeap H)
{
if(H->Size==0) return 1;
else return 0;
}
void Inster(MinHeap H,ElemnetType item)
{
int i;
if(IsFull(H)){
printf("Full\n");
}else{
i=++H->Size;
for( ;item<H->Elements[i/2];i/=2)
H->Elements[i]=H->Elements[i/2];
H->Elements[i]=item;
}
}
ElemnetType DeleteMin(MinHeap H)
{
int parent,child;
ElemnetType MinItem,temp;
if(IsEmpty(H)){
printf("Empty\n");
return NULL;
}
MinItem=H->Elements[1];
temp=H->Elements[H->Size--];
for(parent=1;parent*2<H->Size;parent=child){
child=parent*2;
if((child!=H->Size)&&(H->Elements[child]>H->Elements[child+1]))
child++;
if(temp<H->Elements[child]) break;
else
H->Elements[parent]=H->Elements[child];
}
H->Elements[parent]=temp;
return MinItem;
}