堆排序

1.二叉堆的定義

最大堆:
除了根結點外着茸,所有的結點都要滿足壮锻,A[PARENT(i)] >= A[i]
最小堆:
除了根結點外,所有的結點都要滿足,A[PARENT(i)]<=A[i]

2.堆的屬性

  • 結點的高度
    該結點到葉節(jié)點的最長簡單路徑上邊的數(shù)目
  • 結點的深度
    該結點到根節(jié)點的簡單路徑上邊的數(shù)目

3.堆的應用

3.1堆排序

  • 堆排序中的幾個基本過程(以最大堆為例)
    MAX-HEAPIFY: 時間復雜度為O(lgn)
    BUILD-MAX-HEAP: 構造最大堆涮阔,具有線性時間復雜度
    HEAP-SORT: 堆排序猜绣,時間復雜度為O(nlgn)
  • 堆排序過程
    構造堆:
    從第一個非葉結點開始(A[A.length/2]),逐步調(diào)用MAX-HEAPIFY(A, i)過程
    調(diào)整堆:
    交換堆頂元素和堆的最后一個元素敬特,調(diào)用MAX-HEAPIFY(A, i)過程掰邢,循環(huán)n次

3.2實現(xiàn)優(yōu)先隊列

最大(小)堆具有很多很好的特性伟阔,比如:

  • 可以直接使用數(shù)組存儲辣之,并且能夠保證平衡性
  • 插入刪除操作都具有良好的性能
  • 可以在O(1)的時間內(nèi)找到最大(最小)結點

實現(xiàn)優(yōu)先隊列的幾個重要的過程(以最大優(yōu)先隊列為例):

  1. INSERT(S,x)
  2. MAXIMUM(s)
  3. EXTRACT-MAX(S)
  4. INCREASE-KEY(S,x,k)

EXTRACT-MAX過程皱炉,類似于堆排序中for循環(huán)內(nèi)的操作怀估,先交換,再從上往下調(diào)整,時間復雜度為O(lgn)
INCREASE-KEY過程合搅,沿著當前結點往上不斷比較多搀,時間復雜度為O(lgn)
INSERT過程,先在尾部新建一個結點灾部,然后調(diào)用INCREASE-KEY過程

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