C++如何實現堆排序

這篇文章主要介紹“C++如何實現堆排序”，在日常操作中，相信很多人在C++如何實現堆排序問題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡單好用的操作方法，希望對大家解答”C++如何實現堆排序”的疑惑有所幫助！接下來，請跟著小編一起來學習吧！

概述：

堆排序是利用構建“堆”的方法確定具有最大值的數據元素，并把該元素與最后位置上的元素交換。可將任意一個由n個數據元素構成的序列按照（a1，a2，...，an），按照從左到右的順序按層排列構成一棵與該序列對應的完全二叉樹。

一棵完全二叉樹是一個堆，當且僅當完全二叉樹的每棵子樹的根值ai≥其左子樹的根值a2i，同時ai≥其右子樹的根值a 2i+1 (1<i<n/2)。

實現堆排序需要實現兩個問題：

如何由無序序列建成一個堆？如何在輸出堆頂元素之后，調整剩余元素成為一個新的堆？

思路：

堆排序算法思想：

1、從最后一個非葉子節點逐步到樹根，對每個子樹進行調整堆。

2、重復n-1次如下處理：將堆的根與最后一個葉子交換，除最后一個葉子之外剩余部分再調整為堆。

調整堆算法思想：

1、將樹根與其左右子樹根值最大者交換；（大頂堆）

2、對交換后的左（或右）子樹重復過程1，直到左（或右）子樹為堆。

時間復雜度：O(nlogn)

代碼：

調整堆算法：

void HeapAdjust(int *array,int i,int length){	//調整堆 
	int leftChild=2*i+1;		//定義左右孩子 
	int rightChild=2*i+2;
	int max=i;		//初始化，假設左右孩子的雙親節點就是最大值 
	if(leftChild<length&&array[leftChild]>array[max]){
		max=leftChild;
	}
	if(rightChild<length&&array[rightChild]>array[max]){
		max=rightChild;
	}
	if(max!=i){		//若最大值不是雙親節點，則交換值 
		swap(array[max],array[i]);
		HeapAdjust(array,max,length);	//遞歸，使其子樹也為堆 
	}
}

堆排序算法：

void HeapSort(int *array,int length){	//堆排序 
	for(int i=length/2-1;i>=0;i--){		//從最后一個非葉子節點開始向上遍歷，建立堆 
		HeapAdjust(array,i,length);
	}
	for(int j=length-1;j>0;j--){		//調整堆 ，此處不需要j=0  
		swap(array[0],array[j]);
		HeapAdjust(array,0,j);		//因為每交換一次之后，就把最大值拿出(不再參與調整堆)，第三個參數應該寫j而不是length 
		Print(array,length); 
	}
}

完整代碼：

//堆排序
#include <iostream> 
using namespace std;
void Print(int array[],int length){	//每執行一次打印一次序列 
	for(int i=0;i<length;i++){
		cout<<array[i]<<" ";
	}
	cout<<endl;
}
void HeapAdjust(int *array,int i,int length){	//調整堆 
	int leftChild=2*i+1;		//定義左右孩子 
	int rightChild=2*i+2;
	int max=i;		//初始化，假設左右孩子的雙親節點就是最大值 
	if(leftChild<length&&array[leftChild]>array[max]){
		max=leftChild;
	}
	if(rightChild<length&&array[rightChild]>array[max]){
		max=rightChild;
	}
	if(max!=i){		//若最大值不是雙親節點，則交換值 
		swap(array[max],array[i]);
		HeapAdjust(array,max,length);	//遞歸，使其子樹也為堆 
	}
}
void HeapSort(int *array,int length){	//堆排序 
	for(int i=length/2-1;i>=0;i--){		//從最后一個非葉子節點開始向上遍歷，建立堆 
		HeapAdjust(array,i,length);
	}
	for(int j=length-1;j>0;j--){		//調整堆 ，此處不需要j=0  
		swap(array[0],array[j]);
		HeapAdjust(array,0,j);		//因為每交換一次之后，就把最大值拿出(不再參與調整堆)，第三個參數應該寫j而不是length 
		Print(array,length); 
	}
}
int main(){
	int array[]={49,38,65,97,76,13,27,49};
	int length=sizeof(array)/sizeof(*array);
	Print(array,length);			//先打印原始序列 
	HeapSort(array,length);
	return 0;
}

運行示例：

第一行是原始序列，第二到八行分別是經過7次調整堆所得到的序列。

到此，關于“C++如何實現堆排序”的學習就結束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實踐的搭配能更好的幫助大家學習，快去試試吧！若想繼續學習更多相關知識，請繼續關注億速云網站，小編會繼續努力為大家帶來更多實用的文章！