• 数据结构与算法之美学习笔记:第二十八讲


    一、如何理解堆

    1、堆是一个完全二叉树

    2、大顶堆

    对于每个节点的值都大于等于子树中每个节点值的堆

    3、小顶堆

    对于每个节点的值都小于等于子树中每个节点值的堆

     二、如何实现一个堆

    1、如何存储一个堆

     从图中我们可以看到:
    1、数组中下标为 i 的节点的左子节点,就是下标为 i∗2 的节点,
    2、右子节点就是下标为 i∗2+1 的节点,父节点就是下标为 i2 的节点。

    2、往堆中插入一个元素

    1、堆化

    2、从下往上的堆化方法

     让新插入的节点与父节点对比大小

    1、让新插入的节点与父节点对比大小
    2、如果不满足子节点小于等于父节点的大小关系、我们就互换两个节点
    3、一直重复这个过程,直到父子节点之间满足刚说的那种大小关系。 

    3、删除堆顶元素

    从上往下的堆化方法

     4、复杂度分析

    三、 如何基于堆实现排序?

    1、堆排序过程:

    1.建立堆。
    2.得到堆顶元素,为最大元素
    3.去掉堆顶,将堆最后一个元素放到堆顶,此时可通过⼀一次调整重新使堆有序。
    4.堆顶元素为第二大元素。
    5.重复步骤3,直到堆变空。

    2、堆排序实现

    def sift(li, low, high):
        """
        :param li: 列表
        :param low: 堆的根节点位置
        :param high: 堆的最后一个元素的位置
        :return:
        """
        i = low # i最开始指向根节点
        j = 2 * i + 1 # j开始是左孩子
        tmp = li[low] # 把堆顶存起来
        while j <= high: # 只要j位置有数
            if j + 1 <= high and li[j+1] > li[j]: # 如果右孩子有并且比较大
                j = j + 1  # j指向右孩子
            if li[j] > tmp:
                li[i] = li[j]
                i = j           # 往下看一层
                j = 2 * i + 1
            else:       # tmp更大,把tmp放到i的位置上
                li[i] = tmp     # 把tmp放到某一级领导位置上
                break
        else:
            li[i] = tmp  # 把tmp放到叶子节点上
    
    
    def heap_sort(li):
        n = len(li)
        for i in range((n-2)//2, -1, -1):
            # i表示建堆的时候调整的部分的根的下标
            sift(li, i, n-1)
        # 建堆完成了
        for i in range(n-1, -1, -1):
            # i 指向当前堆的最后一个元素
            li[0], li[i] = li[i], li[0]
            sift(li, 0, i - 1) #i-1是新的high
    

    3、图解堆堆化代码

    4、图解堆排序代码

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/luoahong/p/12055966.html
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