最小/大堆添加元素算法

2024年6月9日 92次阅读 

// BinaryHeapAdd.c
// 备注: 本程序显示结果应以二叉树形式而非数组形式排列

// FLAG = 0 最小堆
// FLAG = 1 最大堆
#define FLAG 0

#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <stdlib.h>

typedef int DataType;

typedef unsigned char NumType; // 有效个数:2至255

// 堆元素数量上限
// ( 2 ^ ( sizeof ( NumType ) * 8 ) ) - 1
#define LIMIT ( NumType ) ( ( 1 << ( sizeof ( NumType ) << 3 ) ) - 1 )

typedef enum { false, true } bool;

typedef struct

{

	DataType data[LIMIT]; // 堆元素

	NumType CurrentSize; // 当前堆元素数量

	// 此处可添加堆的其它信息

} BinaryHeap;

bool BinaryHeapAdd(BinaryHeap * const, const DataType);

int main(void)
{

	BinaryHeap element;
	DataType NewElement;
	NumType i;

	srand((unsigned int)time(0));

	element.CurrentSize = LIMIT - 1;
	for (i = 0; i < element.CurrentSize; ++i)
	{
#if !FLAG // FLAG == 0
		// rand() % 100 随机生成0至99共计100种随机数字
		element.data[i] = rand() % 100;
		if (i) // i非根
			// 结点data[i]的父结点是data[(i - 1) / 2]
			// 故儿子生成随机数再加上父亲的值 如此即可保证生成最小堆随机数
			// element.data[i] = element.data[i] + element.data[(i - 1) / 2];
			element.data[i] += element.data[(i - 1) >> 1];
#elif FLAG // FLAG == 1
		if (i) // i != 0	i非根
			// 结点data[i]的父结点是data[(i - 1) / 2]
			// 故儿子生成随机数等于父亲的值减去随机值 如此即可保证生成最大堆随机数
			// element.data[i] = element.data[(i - 1) / 2] - (rand() % 100);
			element.data[i] = element.data[(i - 1) >> 1] - (rand() % 100);
		else // i == 0		i为根
			element.data[i] = 32767 - rand() % 100;
#endif
	}
#if !FLAG // FLAG == 0
	NewElement = rand() % 1000;
#elif FLAG // FLAG == 1
	NewElement = 32767 - rand() % 1000;
#endif
	printf("新元素: %d\n\n", NewElement);
	puts("生成随机数:\n");
	for (i = 0; i < element.CurrentSize; ++i)
	{
		printf("%-5d\t", element.data[i]);
		if (i % 10 == 9)
			putchar('\n');
	}
#if !FLAG // FLAG == 0
	puts("\n\n最小堆添加元素后:\n");
#elif FLAG // FLAG == 1
	puts("\n\n最大堆添加元素后:\n");
#endif
	if (BinaryHeapAdd(&element, NewElement))
	for (i = 0; i < element.CurrentSize; ++i)
	{
		printf("%-5d\t", element.data[i]);
		if (i % 10 == 9)
			putchar('\n');
	}
	else
		puts("堆元素数量超上限!");
	putchar('\n');
	getch();
	return 0;
}

/******************************以上代码仅供测试******************************/

// 最小/大堆添加元素

bool BinaryHeapAdd(BinaryHeap * const heap, const DataType NewElement)

{

	NumType hole = heap->CurrentSize, index;

	if (heap->CurrentSize < LIMIT)

	{

#if !FLAG // FLAG == 0

		// for (; hole > 0 && NewElement < heap->data[index = (hole - 1) / 2]; hole = index)

		for (; hole && NewElement < heap->data[index = ((hole - 1) >> 1)]; hole = index)

#elif FLAG // FLAG == 1

		// for (; hole > 0 && NewElement > heap->data[index = (hole - 1) / 2]; hole = index)

		for (; hole && NewElement > heap->data[index = ((hole - 1) >> 1)]; hole = index)

#endif

			heap->data[hole] = heap->data[index];

		heap->data[hole] = NewElement;

		++heap->CurrentSize;

		return true;

	}

	else // heap->CurrentSize >= MAXHEAP

		return false;

}

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