堆排序是一種樹形選擇排序方法,它的特點是:在排序的過程中,將array[0…n-1]看成是一顆完全二叉樹的順序儲存結構,利用完全二叉樹中雙親節點和孩子節點之前的內在關係,在當前無序區中選擇最大(最小元素)。
1.若array[0,…,n-1]表示一顆完全二叉樹的順序儲存模式,則雙親節點指標跟孩子節點指標之間的內在關係如下:
任一節點指標i:父節點:i == 0 ? null : (i-1)/2
左孩子:2 * i + 1
右孩子:2 * i + 2
2.堆的定義:n個關鍵字序列array[0, .., n-1],當且僅當滿足下列要求:(0=< i <= (n-1) /2)
3.建立大根堆:
n個節點的完全二叉樹array[0,…,n-1],最後乙個節點n-1是第(n-1-1)/2個節點的孩子。對第(n-1-1)/2個節點為根的子樹調整,使該子樹稱為堆。
對於大根堆,調整方法為:若【根節點的關鍵字】小於【左右子女中關鍵字較大者】,則交換。
之後向前依次對各節點((n-2)/2 - 1)~ 0為根的子樹進行調整,看該節點值是否大於其左右子節點的值,若不是,將左右子節點中較大值與之交換,交換後可能會破壞下一級堆,於是繼續採用上述方法構建下一級的堆,直到以該節點為根的子樹構成堆為止。
反覆利用上述調整堆的方法建堆,直到根節點。
4.堆排序:(大根堆)
①將存放在array[0,…,n-1]中的n個元素建成初始堆;
②將堆頂元素與堆底元素進行交換,則序列的最大值即已放到正確的位置;
③但此時堆被破壞,將堆頂元素向下調整使其繼續保持大根堆的性質,再重複第②③步,直到堆中僅剩下乙個元素為止。
堆排序演算法的效能分析:
空間複雜度:o(1);
時間複雜度:建堆:o(n),每次調整o(log n),故最好、最壞、平均情況下:o(n*logn);
穩定性:不穩定
建立大根堆的方法:
1
//構建大根堆:將array看成完全二叉樹的順序儲存結構
2private
int buildmaxheap(int array)
7return
array;
8 }
910//將元素array[k]自下往上逐步調整樹形結構
11private
void adjustdowntoup(int array,int k,int length)
17if(temp>=array[i])else
23 }
24array[k] = temp; //被調整的結點的值放人最終位置
25 }
堆排序:
1
//堆排序
2public
int heapsort(int array)
10return
array;
11 }
刪除堆頂元素(即序列中的最大值):先將堆的最後乙個元素與堆頂元素交換,由於此時堆的性質被破壞,需對此時的根節點進行向下調整操作。
1
//刪除堆頂元素操作
2public
int deletemax(int array)
對堆的插入操作:先將新節點放在堆的末端,再對這個新節點執行向上調整操作。
假設陣列的最後乙個元素array[array.length-1]為空,新插入的結點初始時放置在此處。
1
//插入操作:向大根堆array中插入資料data
2public int insertdata(int array, int data)else
14 }
15array[k] = data; //將插入的結點放到正確的位置
16return
array;
17 }
java實現堆排序
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Java 實現堆排序
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