c语言实现顺序结构的存储二叉树堆
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2022-05-21 11:51:18
...
堆是一个完全二叉树,堆分两种,一种为小堆,一种为大堆
小堆是指对于这个树的任意任意一个子树来说,子树的根节点都要小于左右孩子节点的值,小堆的根节点是这个树的最小元素,每条路径上的节点都是递增的
大堆是指对于这个树的任意任意一个子树来说,子树的根节点都要大于左右孩子节点的值,大堆的根节点是这个树的最大元素,每条路径上的节点都是递减的
堆的结构定义如下:
其中compare函数用来缺点创建的是大堆还是小堆,Greater选择创建大堆,Less选择创建小堆
#pragma once
typedef int HPDataType;
typedef int(*PCOM) (HPDataType, HPDataType);
int Less(HPDataType left, HPDataType right);
int Greater(HPDataType left, HPDataType right);
typedef struct Heap {
HPDataType * _array;
HPDataType _capacity;
HPDataType _size;
PCOM compare;
}Heap;
void InitHeap(Heap* hp, HPDataType* array, int size, PCOM compare);
void InitEmptyHeap(Heap* hp, int capacity, PCOM compare);
void InsertHeap(Heap* hp, HPDataType data);
void EraseHeap(Heap* hp);
int HeapSize(Heap* hp);
int HeapEmpty(Heap* hp);
HPDataType HeapTop(Heap* hp);
void DestroyHeap(Heap* hp);
堆的初始化
void AdjustDown(Heap* hp, size_t index)
{
assert(hp);
size_t parent = index;
size_t child = 2 * index + 1;
while (child < hp->_size)
{
if ((child + 1 < hp->_size) && hp->compare(hp->_array[child] ,hp->_array[child + 1]))
{
child = child + 1; //判断左子树合适还是右子树合适;
}
if (hp->compare(hp->_array[parent] , hp->_array[child]))
{
swap(&hp->_array[parent], &hp->_array[child]);
}
parent = child;
child = 2 * parent + 1;
}
}
void InitHeap(Heap* hp, HPDataType* array, int size,PCOM compare)
{
assert(hp);
HPDataType* _arr = (HPDataType*)malloc(sizeof(HPDataType)*size);
if (_arr == NULL)
{
assert(0);
return NULL;
}
hp->_array = _arr;
for (int i = 0; i<size; ++i)
{
hp->_array[i] = array[i];
}
hp->_capacity = size;
hp->_size = size;
hp->compare = compare;
}
//创建一个堆结构
void CreatHeap(Heap* hp)
{
assert(hp);
for (int dep = (hp->_size - 1) / 2; dep >= 0; --dep)
{
AdjustDown(hp, dep);
}
}
查看堆顶元素,查看堆成员个数等操作
//取堆顶元素
HPDataType HeapTop(Heap* hp)
{
assert(hp);
if (hp->_size == 0)
{
return;
}
return hp->_array[0];
}
//删除堆顶操作操作
void EraseHeap(Heap *hp)
{
assert(hp);
if (hp->_size == 0)
{
return NULL;
}
swap(&hp->_array[0], &hp->_array[hp->_size - 1]);
hp->_size--;
AdjustDown(hp, 0);
}
int HeapSize(Heap* hp)
{
assert(hp);
return hp->_size;
}
int HeapEmpty(Heap* hp)
{
assert(hp);
if (!hp->_size)
{
return 1;
}
return 0;
}
HPDataType Head_Is_Full(Heap* hp)
{
assert(hp);
if (hp->_capacity == hp->_size)
{
return 1;
}
return 0;
}
//在堆中插入值为Data的元素
void InsertHeap(Heap* hp, HPDataType data)
{
assert(hp);
//容量不够,进行扩容
if (Head_Is_Full)
{
int newcapacity = hp->_capacity * 2;
HPDataType * newarr = (HPDataType *)malloc(sizeof(HPDataType) * newcapacity);
if (newarr == NULL)
{
assert(0);
return NULL;
}
for (int i = 0; i < hp->_size; ++i)
{
newarr[i] = hp->_array[i];
}
hp->_array = newarr;
hp->_capacity = newcapacity;
}
hp->_array[hp->_size] = data;
CreatHeap(hp);
hp->_size++;
}
void DestroyHeap(Heap* hp)
{
assert(hp);
free(hp->_array);
hp->_capacity = 0;
hp->_size = 0;
}
实现堆排序,解决TOP k问题
Greater为升序排列
Less为降序排列
void SortHeap(HPDataType *_arr, size_t size)
{
Heap hp;
InitHeap(&hp, _arr, size,Greater);
CreatHeap(&hp);
for (int i = 0; i < size; ++i)
{
EraseHeap(&hp);
}
hp._size = size;
//升序取前5个数
for (int i = size-1; i >= 0; --i)
{
printf("%d ", hp._array[i]);
}
DestroyHeap(&hp);
}
int main()
{
int _arr[] = { 8,7,6,5,1,3,6,8,9,0,2,11,15,17,19 };
int size = sizeof(_arr) / sizeof(_arr[0]);
SortHeap(_arr, size);
system("pause");
return 0;
}
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