排序算法（三）堆排序原理与实现

堆排序实际上是利用堆的性质来进行排序的，要知道堆排序的原理我们首先一定要知道什么是堆。
堆的定义：
堆实际上是一棵完全二叉树。
堆满足两个性质:
1、堆的每一个父节点都大于（或小于）其子节点；
2、堆的每个左子树和右子树也是一个堆。
堆的分类：
堆分为两类：
1、最大堆（大顶堆）：堆的每个父节点都大于其孩子节点；
2、最小堆（小顶堆）：堆的每个父节点都小于其孩子节点；

堆的存储：
一般都用数组来表示堆，i结点的父结点下标就为(i – 1) / 2。它的左右子结点下标分别为2 * i + 1和2 * i + 2。如下图所示：

堆排序：
由上面的介绍我们可以看出堆的第一个元素要么是最大值（大顶堆），要么是最小值（小顶堆），这样在排序的时候（假设共n个节点），直接将第一个元素和最后一个元素进行交换，然后从第一个元素开始进行向下调整至第n-1个元素。所以，如果需要升序，就建一个大堆，需要降序，就建一个小堆。
堆排序的步骤分为三步:
1、建堆（升序建大堆，降序建小堆）；
2、交换数据；
3、向下调整。
假设我们现在要对数组arr[]={8,5,0,3,7,1,2}进行排序（降序）：
首先要先建小堆：

堆建好了下来就要开始排序了：

现在这个数组就已经是有序的了。
下面给出代码：

void AdjustDown(int arr[], int i, int n)
{
    int j = i * 2 + 1;//子节点 
    while (j<n)
    {
        if (j+1<n && arr[j] > arr[j + 1])//子节点中找较小的
        {
            j++;
        }
        if (arr[i] < arr[j])
        {
            break;
        }
        swap(arr[i],arr[j]);
        i = j;
        j = i * 2 + 1;
    }
}
void MakeHeap(int arr[], int n)//建堆
{
    int i = 0;
    for (i = n / 2 - 1; i >= 0; i--)//((n-1)*2)+1 =n/2-1
    {
        AdjustDown(arr, i, n);
    }
}
void HeapSort(int arr[],int len)
{
    int i = 0;
    MakeHeap(arr, len);
    for (i = len - 1; i >= 0; i--)
    {
        swap(arr[i], arr[0]);
        AdjustDown(arr, 0, i);
    }

}

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