堆排序

作者: lazysong | 来源:发表于2017-08-07 15:41 被阅读0次

1.二叉堆的定义

最大堆:
除了根结点外,所有的结点都要满足,A[PARENT(i)] >= A[i]
最小堆:
除了根结点外,所有的结点都要满足,A[PARENT(i)]<=A[i]

2.堆的属性

  • 结点的高度
    该结点到叶节点的最长简单路径上边的数目
  • 结点的深度
    该结点到根节点的简单路径上边的数目

3.堆的应用

3.1堆排序

  • 堆排序中的几个基本过程(以最大堆为例)
    MAX-HEAPIFY: 时间复杂度为O(lgn)
    BUILD-MAX-HEAP: 构造最大堆,具有线性时间复杂度
    HEAP-SORT: 堆排序,时间复杂度为O(nlgn)
  • 堆排序过程
    构造堆:
    从第一个非叶结点开始(A[A.length/2]),逐步调用MAX-HEAPIFY(A, i)过程
    调整堆:
    交换堆顶元素和堆的最后一个元素,调用MAX-HEAPIFY(A, i)过程,循环n次

3.2实现优先队列

最大(小)堆具有很多很好的特性,比如:

  • 可以直接使用数组存储,并且能够保证平衡性
  • 插入删除操作都具有良好的性能
  • 可以在O(1)的时间内找到最大(最小)结点

实现优先队列的几个重要的过程(以最大优先队列为例):

  1. INSERT(S,x)
  2. MAXIMUM(s)
  3. EXTRACT-MAX(S)
  4. INCREASE-KEY(S,x,k)

EXTRACT-MAX过程,类似于堆排序中for循环内的操作,先交换,再从上往下调整,时间复杂度为O(lgn)
INCREASE-KEY过程,沿着当前结点往上不断比较,时间复杂度为O(lgn)
INSERT过程,先在尾部新建一个结点,然后调用INCREASE-KEY过程

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