堆排序與優先佇列

2021-09-11 12:19:13 字數 1267 閱讀 1257

說到堆就必須要說二叉樹,二叉樹指每個節點最多只能包含兩個子節點的樹。二叉樹常用的實現為二叉搜尋樹(binarysearchtree)和二叉堆(binaryheap)

這裡不再對樹的概念進行贅述,有需求的自行google,二叉堆其實對應著一棵完全二叉樹,最後一層除外。因此使得乙個堆可以利用陣列來儲存,二叉堆又分為大根堆和小根堆,下圖展示了乙個大根堆與陣列的對應。

因此可以很簡單的得到堆節點所對應的陣列。 :banana:

堆排序就是把最大堆堆頂的最大數取出,將剩餘的堆繼續調整為最大堆,再次將堆頂的最大數取出,這個過程持續到剩餘數只有乙個時結束。在堆中定義以下幾種操作:

通俗的解釋就是:最大堆調整(max-heapify)其實就是一次《下沉》的過程,建立最大堆(build-max-heap)就是《迴圈》每個節點進行最大堆調整,堆排序(heap-sort)就是每次建立完最大堆之後需要將最大元素《分離》

一句話概括:迴圈樹的每乙個節點進行下沉,然後分離,繼續迴圈。:tomato:

下圖展示了一次下沉的過程:

普通的佇列滿足先進先出,而優先佇列滿足每次出佇列的都是優先順序最高的元素。 :strawberry:

常見的優先佇列有三種實現方式:

因為優先佇列每次poll只需要最大優先順序的元素,所以不需要維持整棵二叉堆的有序,只需要維持根節點滿足最大優先順序即可。所以只需要對根節點進行一次堆排序的最大堆調整(max-heapify)即可。

//add方法也就是直接呼叫offer方法

public

boolean

offer

(e e)

//上浮分為兩種情況,判斷是否設定了comparator

private

void

siftup

(int k, e x)

//我們只分析這種沒有設定comparator的方法,另一種模擬

private

void

siftupcomparable

(int k, e x)

//將節點賦值到正確的上浮位置

queue[k] = key;

}//poll方法

public e poll

()

//下沉方法的實現與上浮類似,就不贅述了。

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