《数据结构》排序 —— 堆排序（Ｃ++实现）

2023年3月12日 201次阅读 来源: thinkChao

前言：《数据结构》作为计算机专业的一门重点学科，无论是将来考研、就业，对其的考察都是重中之重，之前的文章已经对此进行过论述。作为考察程序员“编程能力”的一种方式，考验的是我们如何将数据结构的思想用编程语言精确的编码出来。所有的《数据结构》课本都详细的讲解了每一种数据结构和算法的思想，然后给出具体的编程语言代码或者伪代码。算法思想只要认真看书，还是比较容易掌握的 ，真正考验我们的，是从算法思想到具体编码的这个思考过程，就是思考如何编码实现，这个过程是逃不掉的，除非参考别人的现有代码，但一段时间过后一定会忘记（百分之百的，我就忘记了无数次了）。所以，尽量在编程实现前，自己有个清晰的思路，尝试着自己去实现，然后调试，脑细胞不够用了再去参考别人写的。

0、代码：
本文全部代码放在 github：https://github.com/thinkChao/Data-Structure/blob/master/%E5%A0%86%E6%8E%92%E5%BA%8F.cpp 中，需要的可以下载或者直接复制代码运行，只有一个cpp文件，已经通过测试。

1、关于堆排序的四点说明（注意：本文我所说的堆，都指大顶堆。）：
1）、堆的特点是父节点的值大于或等于两个孩子节点的值，一个堆就是一个完全二叉树，所以我们采用数组来存储二叉树，会非常方便。因此，整个数组的序列，也就是一颗二叉树的层次遍历结果（从上到下，从左至右），这一点要知道。

2）、建堆的过程：就是从最后一个非终端结点开始，比较其与其孩子节点的大小，如果孩子有比他大的，就交换。如果两个都比他大呢？那就与最大的那个交换。

3）、几个需要计算的节点：因为我们是从最后一个非终端结点开始开始遍历，所以要知道它在数组中的位置，知道了它的位置，剩下的只需要依次递减，直到第一个，也就是根节点了。此外，我们还需要知道一个节点的左孩子和右孩子的位置。因为堆是完全二叉树，而且采用数组存储，所以计算还是有规律的。

设数组大小为size，一个节点的位置为i（i从1开始）。
最后一个非终端节点的位置：size/2
节点的左孩子位置：2*i
节点的右孩子位置：2*i+1

4）、堆排序的流程：给定一个数组，然后建堆——>输出堆的根节点（也就是数组的第一个元素）——>将根节点置为0——>重新建堆——>输出堆的根节点——>……………
3、附上代码：

#include <iostream>
using namespace std;
#define ArraySize 8


void create_heap(int data[],int size)
{
    for(int i=(size/2);i>0;i--) //从最后一个非终端节点开始遍历，直到根节点
    {
        int l_kid=2*i;  //节点的左孩子
        int r_kid=2*i+1;    //节点的右孩子
        int tmp;    //暂存左孩子还右孩子之间最大的那个节点的数组下标
        int k;  //临时变量
        int j=i;
        while(l_kid<=size)  //要遍历到以该节点为根节点的叶子节点
        {
            
            tmp=l_kid;
            if(l_kid<size)  //l_kid<size,说明存在右孩子
            {
                if(data[l_kid-1]<data[r_kid-1])
                    tmp=r_kid;
            }
            if(data[j-1]>data[tmp-1])
                break;
            else
            {
                k=data[j-1];
                data[j-1]=data[tmp-1];
                data[tmp-1]=k;
                l_kid=tmp*2;
                j=tmp;
            }
        }
    }
}

void heap(int data[],int size)
{
    create_heap(data,size);//先建堆
    cout<<"建堆完成：";
    for(int i=0;i<ArraySize;i++)
        cout<<data[i]<<" ";
    cout<<endl;
    int data1[ArraySize];   //存放排序后的结果
    for(i=0;i<size;i++)
    {
        data1[i]=data[0];
        data[0]=0;
        create_heap(data,size);
    }
    for(i=0;i<ArraySize;i++)
        cout<<data1[i]<<" ";
    
}

int main()
{
    int data[ArraySize];
    /*输入数组数据*/
    cout<<"请输入8个数："<<endl;
    for(int i=0;i<ArraySize;i++)
        cin>>data[i];
    /*执行排序*/
    heap(data,8);
    /*输出排序结果*/
    cout<<""<<endl;
    
    return 0;
}
    原文作者：thinkChao
    原文地址: https://www.jianshu.com/p/c18b2878c5e3
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