八大排序算法之四选择排序—堆排序(Heap Sort)

堆排序是一种树形选择排序,是对直接选择排序的有效改进。

基本思想:

堆的定义如下:具有n个元素的序列(k1,k2,...,kn),当且仅当满足

时称之为堆。由堆的定义可以看出,堆顶元素(即第一个元素)必为最小项(小顶堆)。 若以一维数组存储一个堆,则堆对应一棵完全二叉树,且所有非叶结点的值均不大于(或不小于)其子女的值,根结点(堆顶元素)的值是最小(或最大)的。如:

(a)大顶堆序列:(96, 83,27,38,11,09)

(b)  小顶堆序列:(12,36,24,85,47,30,53,91)

初始时把要排序的n个数的序列看作是一棵顺序存储的二叉树(一维数组存储二叉树),调整它们的存储序,使之成为一个堆,将堆顶元素输出,得到n 个元素中最小(或最大)的元素,这时堆的根节点的数最小(或者最大)。然后对前面(n-1)个元素重新调整使之成为堆,输出堆顶元素,得到n 个元素中次小(或次大)的元素。依此类推,直到只有两个节点的堆,并对它们作交换,最后得到有n个节点的有序序列。称这个过程为堆排序

因此,实现堆排序需解决两个问题: 1. 如何将n 个待排序的数建成堆; 2. 输出堆顶元素后,怎样调整剩余n-1 个元素,使其成为一个新堆。

首先讨论第二个问题:输出堆顶元素后,对剩余n-1元素重新建成堆的调整过程。 调整小顶堆的方法:

1)设有m 个元素的堆,输出堆顶元素后,剩下m-1 个元素。将堆底元素送入堆顶((最后一个元素与堆顶进行交换),堆被破坏,其原因仅是根结点不满足堆的性质。

2)将根结点与左、右子树中较小元素的进行交换。

3)若与左子树交换:如果左子树堆被破坏,即左子树的根结点不满足堆的性质,则重复方法 (2).

4)若与右子树交换,如果右子树堆被破坏,即右子树的根结点不满足堆的性质。则重复方法 (2).

5)继续对不满足堆性质的子树进行上述交换操作,直到叶子结点,堆被建成。

称这个自根结点到叶子结点的调整过程为筛选。如图:

再讨论对n 个元素初始建堆的过程。 建堆方法:对初始序列建堆的过程,就是一个反复进行筛选的过程。

1)n 个结点的完全二叉树,则最后一个结点是第个结点的子树。

2)筛选从第个结点为根的子树开始,该子树成为堆。

3)之后向前依次对各结点为根的子树进行筛选,使之成为堆,直到根结点。

如图建堆初始过程:无序序列:(49,38,65,97,76,13,27,49)                               

时间: 2024-10-11 12:06:12

八大排序算法之四选择排序—堆排序(Heap Sort)的相关文章

数据结构排序算法之选择排序

今天继续介绍一种排序算法:选择排序. 选择排序的基本思想就是从待排序列中选择出最小的,然后将被选出元素和序列的第一个元素互换位置(当前默认是升序排列),则互换完成后第一个元素就是整个序列的最小的元素,则一次选择排序结束.然后我们从剩下的子序列中选择出最小的,然后将该被选出来的元素和该子序列的第一个元素(即整个序列的第二个元素)互换位置,则当前整个序列的第二个元素就是当前序列中的次最小值,第二次选择排序结束.以此类推,直到该待排序列只剩下一个元素后,则整个序列有序. 具体过程如下图所示: 下面就不

排序算法之选择排序

一. 算法描述 选择排序:在一个长度为N的无序数组中,在第一趟遍历N个数据,找出其中最小的数值与第一个元素交换,第二趟遍历剩下的N-1个数据,找出其中最小的数值与第二个元素交换......第N-1趟遍历剩下的2个数据,找出其中最小的数值与第N-1个元素交换,至此选择排序完成. 二. 算法分析 平均时间复杂度:O(n2) 空间复杂度:O(1)  (用于交换和记录索引) 稳定性:不稳定 (比如序列[5, 5, 3]第一趟就将第一个[5]与[3]交换,导致第一个5挪动到第二个5后面) 三. 算法实现

【排序算法】选择排序(Selection sort)

0. 说明 选择排序(Selection sort)是一种简单直观的排序算法. 它的工作原理如下. 首先在未排序序列中找到最小(大)元素,存放到排序序列的起始位置,然后,再从剩余未排序元素中继续寻找最小(大)元素,然后放到已排序序列的末尾.以此类推,直到所有元素均排序完毕. 选择排序的主要优点与数据移动有关.如果某个元素位于正确的最终位置上,则它不会被移动.选择排序每次交换一对元素,它们当中至少有一个将被移到其最终位置上,因此对 n 个元素的表进行排序总共进行至多 n-1 次交换.在所有的完全依

初级排序算法之选择排序

初级排序算法 本质是对要排序的数组进行嵌套循环,内层循环负责局部的排序,外层循环负责剩余的无序元素的递减.所以你只要理解嵌套循环和比较大小就能很快的掌握初级排序算法. 选择排序 一个无序的数组 a = [0, 4, 6, 3, 8, 2, 3, 9], 你也可以把a的元素想象成任何现实中可比较的具体物体.例如,有10根长短不一的木条,我们如何对它们进行排序?一个最直接的思想,先拿出最短的放到最前面,在剩余的木条中再拿出最短的放在第二位...直到最后一根木条.从中我们可以看出,1. 我们需要再一次

【排序算法】选择排序

选择排序算法原理 选择排序算法时间复杂度分析 选择排序算法稳定性分析 选择排序算法C语言代码 #include <stdio.h> //交换两个元素的值 void swap(int* a, int* b) { int temp; temp = *a; *a = *b; *b = temp; } void selectionSort(int arr[], int length) { int i, j, maxIndex; for(i = length; i > 0; i--) { //假设

选择排序算法---直接选择排序和堆排序

本文主要是解析选择排序算法:直接选择排序和堆排序. 一.直接选择排序   基本思想:       选择排序(Selection sort)是一种简单直观的排序算法.它的工作原理如下.首先在未排序序列中找到最小(大)元素,存放到排序序列的起始位置,然后,再从剩余未排序元素中继续寻找最小(大)元素,然后放到已排序序列的末尾.以此类推,直到所有元素均排序完毕. 选择排序的主要优点与数据移动有关.如果某个元素位于正确的最终位置上,则它不会被移动.选择排序每次交换一对元素,它们当中至少有一个将被移到其最终

排序算法——直接选择排序

直接选择排序每一趟排序都会从未排序的序列中选择出最小的元素来,然后跟未排序序列的第一个元素交换.这样经过n-1趟排序后,每趟排序选择出的 最小元素便成了有序的序列. 算法实现如下: #include <stdio.h> #include <stdlib.h> void SelectSort(int A[],int n) { int i, j, index, temp; for(i = 0; i < n-1; i++) // 进行n-1趟排序 { index = i; // 辅

经典排序算法--简单选择排序

算法简介 简单选择排序是一种选择排序. 选择排序:每趟从待排序的记录中选出关键字最小的记录,顺序放在已排序的记录序列末尾,直到全部排序结束为止. 白话理解 依然已排队为例,在排队时,有的老师可能会选择这样排序,先在一列中选出最矮的,放在第一位,然后选出第二矮的,放在第二位.队伍完成排序.而这就是选择排序的思想. 简单排序处理流程 (1)从待排序序列中,找到关键字最小的元素: (2)如果最小元素不是待排序序列的第一个元素,将其和第一个元素互换: (3)从余下的 N - 1 个元素中,找出关键字最小

算法学习之排序算法:选择排序

选择排序:每一趟在n-i+1(i=1,2,...,n-1)个记录中选取关键字最小的记录作为有序序列中第i个记录. 一.简单选择排序 一趟选择排序操作: 通过n-i次关键字间的比较,从n-i+1个记录中选出关键字最小的记录,并和第i(1<=i<=n)个记录交换之. 对L[1...n]中记录进行简单选择排序的算法为:令i从1至n-1,进行n-1趟选择操作.简单选择排序过程中,所需进行记录移动的操作次数较少,然而,无论记录的初始排列如何,所需关键字间的比较次数相同.因此,总的时间复杂度为O(n^2)