目录
一.堆
1.什么是堆:
2.堆的存储方式
二.堆的建立与存储
三.堆的应用
1.堆排序
2.对顶堆
一.堆
1.什么是堆:
堆(Heap)是一种特殊的完全二叉树结构,其中最大堆(Max Heap)或最小堆(Min Heap)的每个节点的键值都大于或小于其子节点。在计算机科学中,堆通常用于实现优先队列,以及堆排序和图算法等算法的实现中。最大堆在堆排序中被广泛使用,最小堆通常用于贪心算法和Dijkstra算法等图算法的实现中。
堆是一种可以快速查询最大值和最小值,可以插入元素,删除最大值的数据结构。堆的本质是一棵完全二叉树。
2.堆的存储方式
对于一棵完全二叉树,其中每个节点都按照从上到下、从左到右的顺序依次编号为1到N。这个编号方案可以被看作是完全二叉树的一种“标准”编号方式。
以下是一个按1-N编号的完全二叉树的例子:
1
/ \
2 3
/ \ / \
4 5 6 7
在这个例子中,节点1是根节点,它的左右子节点分别是节点2和节点3;节点2的左右子节点分别是节点4和节点5;节点3的左右子节点分别是节点6和节点7。
这种按1-N编号的完全二叉树通常被用于描述堆数据结构。在堆中,节点i的左子节点是节点2i,右子节点是节点2i+1;节点i的父节点是节点i/2(向下取整)。这个编号方案简化了堆操作的实现。
这样,寻找一个点的父节点,孩子只需要对它的下标进行算数运算,这种存储方式被称为“堆式存储”,常用来存储完全二叉树;
堆顶维护的是最大值的叫大根堆
堆顶维护的是最小值的叫小根堆
大根堆的父节点一定大于等于子节点的值,小根堆反之;
二.堆的建立与存储
手写堆我就不过多讲述具体可以看下这篇博客
我主要讲一下用STL中的优先队列来实现堆
//大根堆priority_queue<int> q1;
//小根堆priority_queue<int,vector<int>,greater<int> >q2;
注意小根堆,最后两个>号之间要打空格,否则编译器会认为是位运算符号>>
三.堆的应用
1.堆排序
是一种由堆产生的排序算整体复杂度为O(nlogn),是稳定的排序算法代码
手写堆:
public void HeapSort() {
int end = usedSize-1;
while(end>0) {
int tmp = elem[0];
elem[0] = elem[end];
elem[end] = tmp;
shiftUp(0,end);
end--;
}
}
STL只需压进堆内从堆顶开始输出即可;
大根堆排的是降序
小根堆是升序
2.对顶堆
对顶堆是堆的变形,具体可参考这篇博客