數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)--堆

一:什么是堆?

0.優(yōu)先隊(duì)列(Priority Queue):特殊的“隊(duì)列”毒费,取出元素的順序是依照元素的優(yōu)先權(quán)(關(guān)鍵字)大小验懊,而不是元素進(jìn)入隊(duì)列的現(xiàn)后順序擅羞。

那么問題來了,如何組織有點(diǎn)隊(duì)列呢义图?

<1>:一般的數(shù)組减俏、鏈表?

<2>:有序的數(shù)組或者鏈表碱工?

<3>:二叉搜索樹娃承?AVL樹?

1.如果采用數(shù)組或鏈表實(shí)現(xiàn)優(yōu)先隊(duì)列

<1>:數(shù)組:

插入---元素總是插入尾部? ? ---O(1)

刪除---查找最大(最信屡瘛)關(guān)鍵字? ---O(n),? ? 從數(shù)組種刪去需要移動元素 ---- O(n)

<2>:鏈表:

插入---元素總是插入鏈表的頭部? ?---O(1)

刪除---查找最大(最欣荨)關(guān)鍵字 ---O(n),刪去節(jié)點(diǎn)O(1)

<3>:有序數(shù)組:

插入---找到合適的位置廊谓,---O(n)or O(logN)梳猪,移動元素并插入---O(n)

刪除---刪去最后一個(gè)元素? ?---O(1)

<4>:有序鏈表:

插入---找到合適位置 ---O(n),插入元素 ---O(1)

刪除---刪除首元素或最后元素 ----O(1)

2.是否可以采用二叉樹存儲結(jié)構(gòu)蒸痹?

3.堆的抽象數(shù)據(jù)類型描述:

類型名稱:最大堆(MaxHeap)

數(shù)據(jù)對象集:完全二叉樹春弥、每個(gè)節(jié)點(diǎn)元素不小于其子節(jié)點(diǎn)的元素值。

操作集:最大堆

H\in MaxHeap
,元素
item\in ElementType
.主要操作有:

MaxHeap Create(int MaxSize):創(chuàng)建一個(gè)空的最大堆

bool IsFull(MaxHeap H):判斷最大堆H是否已滿

void Insert(MaxHeap H, ElementType item):將元素item插入最大堆H

bool IsEmpty(MaxHeap H):判斷最大堆H是否為空

ElementType DeleteMax(MaxHeap H):返回H中的最大元素(高優(yōu)先級)

這個(gè)DeleteMax函數(shù)也出現(xiàn)了點(diǎn)錯誤叠荠,大家發(fā)現(xiàn)了嗎匿沛,hhh,如果不明白的可以后續(xù)通過探討i欢Α逃呼!

<1>:最大對的建立(重點(diǎn),單獨(dú)放出來進(jìn)行描述)

建立最大堆:將已經(jīng)存在的N個(gè)元素按最大堆的要求存放到一個(gè)一維數(shù)組中者娱。

方法1:通過插入操作抡笼,將N個(gè)元素一個(gè)個(gè)相繼插入一個(gè)初始為空的堆中去,其時(shí)間代價(jià)最大為O(NlogN)

方法2:在線性事件復(fù)雜度下建立最大堆黄鳍。O(n)

{1}:將N個(gè)元素按輸入順序存入推姻,先滿足二叉樹的結(jié)構(gòu)特性

{2}:調(diào)整各節(jié)點(diǎn)位置,以滿足最大堆的有序特性

(1):方法一的非常的簡單明了际起,也很容易進(jìn)行拾碌,但時(shí)間復(fù)雜度相對較低吐葱,這里就不再綴敘街望。

(2):對于第二種情況,我們只講解一下通過AVL的鏈表和數(shù)組表現(xiàn)形式來表現(xiàn)的弟跑。對于其他幾種情況并不適用灾前!

其實(shí),此時(shí)構(gòu)建堆的的思路很簡單孟辑,就是將一個(gè)無序的完全二叉樹調(diào)整為一個(gè)二叉堆哎甲,本質(zhì)就是讓所有的非葉子節(jié)點(diǎn)依次下沉蔫敲。

具體就是:從最后一個(gè)非葉子節(jié)點(diǎn)以知道根節(jié)點(diǎn)進(jìn)行堆化的調(diào)整。如果當(dāng)前節(jié)點(diǎn)小于有個(gè)自己的孩子節(jié)點(diǎn)時(shí)炭玫,那么當(dāng)前節(jié)點(diǎn)和這個(gè)子節(jié)點(diǎn)進(jìn)行交換奈嘿。

問題是,如何找到第一個(gè)非葉子節(jié)點(diǎn)吞加?

我們構(gòu)建二叉堆時(shí)裙犹,根節(jié)點(diǎn)通常是從1的索引開始的,所以第一個(gè)非葉子節(jié)點(diǎn)的計(jì)算為:MaxHeap->size / 2衔憨。如果根節(jié)點(diǎn)在數(shù)組中的索引為0叶圃,那么第一個(gè)非葉子節(jié)點(diǎn)的計(jì)算公式為: last_non_leav = (arr.length - 2)/2〖迹可以設(shè)最后一個(gè)非葉子節(jié)點(diǎn)位置為x掺冠,那么最后一個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)一定是(2x+1) 或者(2x+2)中的一個(gè),然后可以建立方程求解码党。

ok5抡浮!闽瓢!

不知道有沒有細(xì)心的小伙伴發(fā)現(xiàn)這個(gè)Adjust函數(shù)的小錯誤呢接癌?hhh,我更正在下面了扣讼,如果還沒明白的話缺猛,可以發(fā)郵件和我交流,hhh椭符。

這個(gè)應(yīng)該是正確的啦@罅恰!销钝!
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