01玩转数据结构_08_堆和优先队列

堆:

树这种结构 本身在计算机科学领域 占有很重要的地位,这种数据结构之所以占有重要的地位,不仅仅是因为二分搜索树这样的一种结构, 是树本身这种形状可以产生很多拓展,对于不同的问题 ,我们可以稍微改变 或者 限制树这种数据结构的性质,从而产生不同的数据结构,高效的解决不同的问题,

从节开始,将会有四个章节介绍 四个不同的例子,它们分别是堆,线段树,字典树 以及 并查集 ,通过这些不同的树的结构,我们可以领会到 数据结构的灵活之处,

什么是优先队列:

优先队列(相对 高层的数据结构) 是 出队,入队和 顺序 无关,和  优先级  有关,其实用的最多是 谁优先出队,

优先队列的接口  和 普通队列是一样,只不过是在出队操作上  和 队首 元素上    是不同的,

优先队列的底层结构 实现也是可以由不同数据结构来构成,   这里提供的是三种类型的数据结(普通线性结构  ,  顺序线性结构,

这里假设 优先级 是谁最大 ,

这里是用堆作为数据结构 作为优先队列的底层实现, 如果有时间也可以用  普通线性结构  或者顺序线性结构 来实现 优先队列 然后 再和 我们这里用堆实现的 优先队列 去比较性能,这有助于 对数据结果的学习!

堆的 基本结构:

在计算机的世界中,凡是时间复杂度 为 logn 的,那么差不多一定 和树这个结构有关系,  归并排序  和 快速排序 它们都是logn 级别的,(虽然没有直接使用树,但是它的递归过程 其实是个隐形  树  )

一个堆本身,其实也是一颗树

二叉堆:

二叉堆 是一个特殊的树,  二叉堆 是一课完全二叉树

满二叉树: 除最后一层无任何子节点外,每一层上的所有结点都有两个子结点的二叉树。

完全二叉树:完全二叉树是由满二叉树而引出来的。对于深度为K的,有n个结点的二叉树,当且仅当其每一个结点都与深度为K的满二叉树中编号从1至n的结点一一对应时称之为完全二叉树。

满二叉树: 

完全二叉树: (其实就是一层一层的放,直到放不下了   )

二叉堆 首先是个完全二叉树,除此之外,

它还有个特殊的性质: 堆中 每个节点的值总是 不大于 其父节点的值 (所有个节点值都大于它的孩子的值 )。  这个时候的堆,我们叫做 最大堆 (每个节点值 都大于 它的孩子的节点的值  ),相应也可以定义出最小堆 !

总结: 最大堆:首先是个 完全二叉树,然后,每个节点的值都大于它的孩子节点的值!

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时间: 2024-11-09 19:54:05

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0038数据结构之堆和优先队列

优先队列:出队顺序和入队顺序无关,而是和优先级有关(优先级高的先出队) 如果使用普通线性结构或者顺序线性结构实现优先队列,出队或者入队总有一方是O(n)级别的:如果使用堆实现优先队列,能使入队和出队的时间复杂度都是O(logn),效率是极高的. 二叉堆是一颗完全二叉树,不一定是满二叉树,但是确实节点的那部分一定是在整棵树的右下侧.满足的规律:1)根节点最大, 2)确实节点的那部分在整棵树的右下侧.(低层次的节点不一定大于高层次的节点) 下图是一颗最大堆: 可以用数组存储: 从数组1位置开始存储:

数据结构之基于堆的优先队列

优先队列的最重要的操作:删除最大元素(或最小)和插入元素.数据结构二叉堆能够很好的实现队列的基本操作.二叉堆的结点按照层级顺序放入数组,用长度为N+1的私有数组pq来表示一个大小为N的堆(堆元素放在pq[1]至pq[N]之间,为方便计数,未使用pq[0]),跟节点在位置1,它的子结点在位置2和3,以此类推.位置k的节点的父节点位置为k/2,它的两个子节点位置分别为2k和2k+1.当一颗二叉树的每个节点都大于等于它的两个子节点时,称为大根堆.当一颗二叉树的每个节点都小于等于它的两个子节点时,称为小

数据结构-堆实现优先队列(java)

队列的特点是先进先出.通常都把队列比喻成排队买东西,大家都很守秩序,先排队的人就先买东西.但是优先队列有所不同,它不遵循先进先出的规则,而是根据队列中元素的优先权,优先权最大的先被取出.这就很像堆的特征:总是移除优先级最高的根节点. 重点:优先级队列,是要看优先级的,谁的优先级更高,谁就先得到权限.不分排队的顺序! 上篇文章解释了堆的概念实现,现在用堆实现优先队列: //最大堆 import java.util.ArrayList; public class Heap<E extends Com

玩转数据结构 从入门到进阶

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玩转数据结构 java描述 一 概况

第一章 介绍,数据结构是计算机专业的同学必学的课程 数据结构研究的是数据如何在计算机进行组织和存储,使得我们可以高效的获取数据或者修改数据. 数据结构可以分为三种结构: 线性结构:数组:栈:队列:链表:哈希表 树结构:二叉树,二分搜索树,AVL,红黑树,Treap,Splay,堆,Trie,线段树,K-D树,并查集,哈夫曼树 图结构 邻接矩阵,邻接表 我们需要根据应用的不同,灵活选择最合适的数据结构, 例子: 1,数据库, 它已经封装好了,使用SQL语言就可以使用数据库, SELECT * FR

堆与优先队列

当我们需要高效的完成以下操作时: 1.插入一个元素 2.取得最小(最大)的数值,并且删除 能够完成这种操作的数据结构叫做优先队列 而能够使用二叉树,完成这种操作的数据结构叫做堆(二叉堆) 堆与优先队列的时间复杂度: 若共有n个元素,则可在O(logn)的时间内完成上述两种操作 堆的结构如下图: 堆最重要的性质就是儿子的值一定不小于父亲的值,且堆从上到下,从左到右紧密排列. 堆的操作: 当我们希望向堆中插入元素时,堆的内部会进行如下操作(以插入元素3为例): (1.在堆的末尾插入该值) (2.不断

堆和优先队列

1 二叉堆和优先队列的概念 1.1 二叉堆 二叉堆堆是一个数组,它可以被看成一个近似的完全二叉树,树上每一个结点对应数组中的一个元素.除了最底层外,该树是完全充满的,而且是从左到右填充.表示堆的数组A包括两个属性:A.length给出数组元素的个数,A.heap_size表示有多少个堆元素存储在该数组中,这里,0<=A.heap_size<=A.length. 如下图所示: 堆可以分成两种:最大堆和最小堆.在最大堆中,任何节点的值都大于等于其孩子的值,故根节点是数组中的最大数所在节点.反之,最

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1 基本介绍 堆数据结构是一种数组对象,它可以被视为一颗完全二叉树.堆的访问可以通过三个函数来进行即, parent(i) return floor(i/2); left(i) return 2i; right(i) return 2i + 1; left操作可以通过一步左移操作完成,right操作可以通过左移并在地位+1实现,parent操作则可以通过把i右移一位得到.在实现中通常会使用宏或者内联函数来实现这三个操作. 二叉堆有两种,最大堆和最小堆.对于最大堆有 A[i] >= A[left(

[ACM] POJ 1442 Black Box (堆,优先队列)

Black Box Time Limit: 1000MS   Memory Limit: 10000K Total Submissions: 7099   Accepted: 2888 Description Our Black Box represents a primitive database. It can save an integer array and has a special i variable. At the initial moment Black Box is empt