PriorityQuenue

优先队列就是作业调度类的ADT，这里用二叉堆来实现。

优先队列最少有两个操作：插入（Insert）和删除最小者（DeleteMin）。

插入操作图解：

• 图片来源：www.educity.cn

删除操作图解：

• 图片来源：www.cfanz.cn

代码实现：

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//  main.cpp
//  binaryHeap
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//  Created by Alps on 14-8-17.
//  Copyright (c) 2014年 chen. All rights reserved.
//

#include <iostream>
#include "binaryHeap.h"
//#define ElementType int
using namespace std;

PriorityQuenue Initialize(int MaxNum){
    PriorityQuenue P = (PriorityQuenue)malloc(sizeof(struct HeapStruct));
    if (P == NULL) {
        //error("can't malloc memory");
        exit(1);
    }
    P->elements = (ElementType *)malloc(MaxNum * sizeof(ElementType));
    if (P->elements == NULL) {
        //error("can't malloc memory");
        exit(1);
    }
    P->Capacity = MaxNum;
    P->Size = 0;
    P->elements[0] = 0;
    return P;
}

void Destory(PriorityQuenue P){
    if (P != NULL && P->elements != NULL) {
        free(P->elements);
        free(P);
    }
}

void MakeEmpty(PriorityQuenue P){
    if (P != NULL && P->elements != NULL) {
        free(P->elements);
        P->elements = (ElementType *)malloc(P->Capacity * sizeof(ElementType));
        P->Size = 0;
    }
}

int IsEmpty(PriorityQuenue P){
    if (P != NULL) {
        return P->Size == 0;
    }else{
        return 1;
    }
}

int IsFull(PriorityQuenue P){
    if (P != NULL) {
        return P->Size == P->Capacity-1;
    }else{
        //error("P is not exist");
        return 1;
    }
}

void Insert(PriorityQuenue P, ElementType X){
    int i = 0;
    if (!IsFull(P)) {
        P->elements[P->Size+1] = X;
        P->Size++;
        for (i = P->Size; P->elements[i/2] > X; i /=2) {
            P->elements[i/2] = P->elements[i] + P->elements[i/2];
            P->elements[i] = P->elements[i/2] - P->elements[i];
            P->elements[i/2] = P->elements[i/2] = P->elements[i];
        }
        P->elements[i] = X;
    }else{
        //error("the PriorityQuenue is already full");
        return;
    }
}

ElementType FindMin(PriorityQuenue P){
    if (!IsEmpty(P)) {
        return P->elements[1];
    }else{
        return NULL;
    }
}

ElementType DeleteMin(PriorityQuenue P){
    ElementType MinElement, LastElement;
    int temp;
    int i = 1;
    if (!IsEmpty(P)) {
        MinElement = P->elements[1];
        LastElement = P->elements[P->Size];
        for (i = 1; i*2 < P->Size; i = temp) {
            temp = i*2;
            if (temp != P->Size) {
                if (P->elements[temp] < P->elements[temp+1]) {
                    P->elements[i] = P->elements[temp];
                }else{
                    P->elements[i] = P->elements[temp+1];
                    temp++;
                }
            }
            if (LastElement < P->elements[i]) {
                P->elements[i] = LastElement;
//                P->Size--;
                break;
            }
        }
        P->elements[i] = LastElement;
        P->Size--;
        return MinElement;
    }else{
        return NULL;
    }
}

void Min(ElementType &a ,ElementType &b, ElementType &c){
    if (b < c) {
//        return a<c?a:c;
        if (b < a) {
            b = a+b;
            a = b-a;
            b = b-a;
        }
    }else{
        if (c < a) {
            c = a+c;
            a = c-a;
            c = c-a;
        }
//        return b<c?b:c;
    }
}

void BuildHeap(PriorityQuenue P){
    int i = 0;
    for (i = P->Size/2; i > 0; i--) {
        if (i * 2 != P->Size) {
            Min(P->elements[i],P->elements[i*2],P->elements[i*2+1]);
        }else{
//            P->elements[i] = P->elements[i]<P->elements[i*2]?P->elements[i]:P->elements[i*2];
            if (P->elements[i] > P->elements[i*2]) {
                int tmp = P->elements[i*2];
                P->elements[i*2] = P->elements[i];
                P->elements[i] = tmp;
            }
        }
    }
}

int main(int argc, const char * argv[])
{
    PriorityQuenue P = Initialize(20);
//    Insert(P, 13);
//    Insert(P, 21);
//    Insert(P, 16);
//    Insert(P, 24);
//    Insert(P, 31);
//    Insert(P, 19);
//    Insert(P, 68);
//    Insert(P, 65);
//    Insert(P, 26);
//    Insert(P, 32);
//    Insert(P, 14);
    int a[]={13,21,16,24,31,19,68,65,26,32,14};
    for (int i = 0; i < 11; i++) {
        P->elements[i+1] = a[i];
    }
    P->Size = sizeof(a)/sizeof(int);
    for (int i = 1; i <= P->Size; i++) {
       printf("%d ",P->elements[i]);
    }
    printf("\n");
    BuildHeap(P);
//    DeleteMin(P);
    for (int i = 1; i <= P->Size; i++) {
        printf("%d ",P->elements[i]);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

以上是main.cpp文件。

下面是binaryHeap.h文件代码：

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//  binaryHeap.h
//  binaryHeap
//
//  Created by Alps on 14-8-17.
//  Copyright (c) 2014年 chen. All rights reserved.
//

#ifndef binaryHeap_binaryHeap_h
#define binaryHeap_binaryHeap_h
#define ElementType int

struct HeapStruct;
typedef HeapStruct *PriorityQuenue;

PriorityQuenue Initialize(int MaxNum);
void Destory(PriorityQuenue P);
void MakeEmpty(PriorityQuenue P);
void Insert(PriorityQuenue P);
ElementType DeleteMin(PriorityQuenue P);
ElementType FindMin(PriorityQuenue P);
int IsEmpty(PriorityQuenue P);
int IsFull(PriorityQuenue P);

struct HeapStruct{
    int Capacity;
    int Size;
    ElementType *elements;
};

#endif

算法学习 - 优先队列的二叉堆实现