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八大排序算法之四选择排序—堆排序(Heap Sort)

时间:2016-09-20 23:43:04      阅读:189      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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堆排序是一种树形选择排序,是对直接选择排序的有效改进。

基本思想:

堆的定义如下:具有n个元素的序列(k1,k2,...,kn),当且仅当满足

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时称之为堆。由堆的定义可以看出,堆顶元素(即第一个元素)必为最小项(小顶堆)。 若以一维数组存储一个堆,则堆对应一棵完全二叉树,且所有非叶结点的值均不大于(或不小于)其子女的值,根结点(堆顶元素)的值是最小(或最大)的。如:

(a)大顶堆序列:(96, 83,27,38,11,09)

  (b)  小顶堆序列:(12,36,24,85,47,30,53,91)

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初始时把要排序的n个数的序列看作是一棵顺序存储的二叉树(一维数组存储二叉树),调整它们的存储序,使之成为一个堆,将堆顶元素输出,得到n 个元素中最小(或最大)的元素,这时堆的根节点的数最小(或者最大)。然后对前面(n-1)个元素重新调整使之成为堆,输出堆顶元素,得到n 个元素中次小(或次大)的元素。依此类推,直到只有两个节点的堆,并对它们作交换,最后得到有n个节点的有序序列。称这个过程为堆排序

因此,实现堆排序需解决两个问题: 1. 如何将n 个待排序的数建成堆; 2. 输出堆顶元素后,怎样调整剩余n-1 个元素,使其成为一个新堆。

首先讨论第二个问题:输出堆顶元素后,对剩余n-1元素重新建成堆的调整过程。 调整小顶堆的方法:

1)设有m 个元素的堆,输出堆顶元素后,剩下m-1 个元素。将堆底元素送入堆顶((最后一个元素与堆顶进行交换),堆被破坏,其原因仅是根结点不满足堆的性质。

2)将根结点与左、右子树中较小元素的进行交换。

3)若与左子树交换:如果左子树堆被破坏,即左子树的根结点不满足堆的性质,则重复方法 (2).

4)若与右子树交换,如果右子树堆被破坏,即右子树的根结点不满足堆的性质。则重复方法 (2).

5)继续对不满足堆性质的子树进行上述交换操作,直到叶子结点,堆被建成。

称这个自根结点到叶子结点的调整过程为筛选。如图:

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再讨论对n 个元素初始建堆的过程。 建堆方法:对初始序列建堆的过程,就是一个反复进行筛选的过程。

1)n 个结点的完全二叉树,则最后一个结点是第技术分享个结点的子树。

2)筛选从第技术分享个结点为根的子树开始,该子树成为堆。

3)之后向前依次对各结点为根的子树进行筛选,使之成为堆,直到根结点。

如图建堆初始过程:无序序列:(49,38,65,97,76,13,27,49)                               技术分享

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八大排序算法之四选择排序—堆排序(Heap Sort)

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原文地址:http://www.cnblogs.com/wft1990/p/5890720.html

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