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STL---heap概述及用法

时间:2017-06-02 20:22:44      阅读:225      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:sort_heap   静态   ram   参数   pes   view   测试   注意   medium   

介绍STL中与堆相关的4个函数——建立堆make_heap(),在堆中添加数据push_heap(),在堆中删除数据pop_heap()和堆排序sort_heap():

头文件 #include <algorithm>

下面的_First与_Last为可以随机访问的迭代器(指针),_Comp为比较函数(仿函数),其规则——如果函数的第一个参数小于第二个参数应返回true,否则返回false。

建立堆

make_heap(_First, _Last, _Comp)

默认是建立最大堆的。对int类型,可以在第三个参数传入greater<int>()得到最小堆(传入less<int>()得到最大堆)。

另外,使用less和greater需要添加头文件<functional>,即#include<functional>

 

在堆中添加数据

push_heap (_First, _Last)

要先在容器中加入数据(push_back()),再调用push_heap ()

也就是说push_heap并没有插入,而是一个调整

 

在堆中删除数据

pop_heap(_First, _Last)

要先调用pop_heap()再在容器中删除数据(pop_back())

 

堆排序

sort_heap(_First, _Last)

排序之后就不再是一个合法的heap了

 

heap并不属于STL容器组件,它分为 max heap 和min heap,在缺省情况下,max-heap是优先队列(priority queue)的底层实现机制。

而这个实现机制中的max-heap实际上是以一个vector表现的完全二叉树(complete binary tree)。

二叉堆(binary heap)就是i一种完全二叉树。也即是。整棵二叉树除了最底层的叶节点以外,都是填满的,而最低层的叶子结点必须是从左到右不留空隙。

至于max-heap和min-heap,前者的任何一个父亲结点都必须大于等于他的任意子结点,而后者相反。

技术分享

上面表示的是一颗完全二叉树。

下面我们利用数组来隐式表达这棵数:

第0号元素保留,从arry[1]开始保存A,这时候我们可以轻易的看到:

位于位置i的某个结点arry[i],他的左子结点必然在arry[2*i]中,右子结点必然位于arry[2*i+1],其父亲结点必然位于arry[i/2]处。

这种数组表达的方式我们 称为 隐式表达。

当然由于arry大小是静态的,不能动态添加元素,我们可以使用vector来实现。

heap-算法:

push_heap():新添加一个元素在末尾,然后重新调整堆序。也就是把元素添加在底层vector的end()处。

该算法必须是在一个已经满足堆序的条件下,添加元素。该函数接受两个随机迭代器,分别表示first,end,区间范围。

关键是我们执行一个siftup()函数,上溯函数来重新调整堆序。具体的函数机理很简单,可以参考我的编程珠玑里面堆的实现的文章。

pop_heap()这个算法跟push_heap类似,参数一样。不同的是我们把堆顶元素取出来,放到了数组或者是vector的末尾,用原来末尾元素去替代,

然后end迭代器减1,执行siftdown()下溯函数来重新调整堆序。

注意算法执行完毕后,最大的元素并没有被取走,而是放于底层容器的末尾。如果要取走,则可以使用底部容器(vector)提供的pop_back()函数。

sort_heap()算法:

既然每次pop_heap可以获得堆中最大的元素,那么我们持续对整个heap做pop_heap操作,每次将操作的范围向前缩减一个元素。

当整个程序执行完毕后,我们得到一个非降的序列。

同理,sort_heap(RamdomAccessIteraor first,RamdomAccessIteraor end)接受两个随机迭代器作为参数。表示操作的范围。

注意这个排序执行的前提是,在一个堆上执行。

make_heap()算法:

建立一个堆。很简单吧。接受的参数同上。

下面我们来看测试实例吧:

 

[cpp] view plain copy
 
  1. #include <iostream>  
  2. #include <vector>  
  3. #include <algorithm>  
  4. using namespace std;  
  5. int main()  
  6. {  
  7.     int ia[9]={0,1,2,3,4,8,9,3,5};  
  8.     vector<int> ivec(ia,ia+9);  //底层我们使用vector来实现,可以动态添加元素。   
  9.       
  10.     make_heap(ivec.begin(),ivec.end());  
  11.     for(int i=0;i!=ivec.size();i++)cout<<ivec[i]<<" ";  
  12.     cout<<endl;  
  13.       
  14.     ivec.push_back(7);  
  15.     push_heap(ivec.begin(),ivec.end());//这里可以用make_heap替换。   
  16.     for(int i=0;i!=ivec.size();i++)cout<<ivec[i]<<" ";  
  17.     cout<<endl;  
  18.       
  19.     pop_heap(ivec.begin(),ivec.end());  
  20.     cout<<ivec.back()<<endl;  
  21.     ivec.pop_back();  
  22.     for(int i=0;i!=ivec.size();i++)cout<<ivec[i]<<" ";  
  23.     cout<<endl;  
  24.       
  25.     sort_heap(ivec.begin(),ivec.end());  
  26.     for(int i=0;i!=ivec.size();i++)cout<<ivec[i]<<" ";  
  27.     cout<<endl;  
  28.     ////////////////////////////////////////////////////  
  29.     {  
  30.         int ia[9]={0,1,2,-1,4,8,9,3,5};//底层我使用数组来完成。   
  31.         make_heap(ia,ia+9);  
  32.         for(int i=0;i<9;i++)cout<<ia[i]<<" ";  
  33.         cout<<endl;  
  34.         sort_heap(ia,ia+9);  
  35.         for(int i=0;i<9;i++)cout<<ia[i]<<" ";  
  36.         cout<<endl;  
  37.     }  
  38.       
  39.       
  40.     return 0;  
  41. }  

STL---heap概述及用法

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原文地址:http://www.cnblogs.com/Bill-LHR/p/6934911.html

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