一、堆排序介绍
来源百度百科:
堆排序(Heapsort)是指利用堆积树(堆)这种数据结构所设计的一种排序算法,它是选择排序的一种。可以利用数组的特点快速定位指定索引的元素。堆分为大根堆和小根堆,是完全二叉树。
前面我已经有二叉树入门的文章了,当时讲解的是二叉查找树,那上面所说的完全二叉树是怎么样的一种二叉树呢??还有满二叉树又是怎么的一种二叉树呢??甚至还有完满二叉树??
完全二叉树: 除了最后一层之外的其他每一层都被完全填充,并且所有结点都保持向左对齐。
满二叉树:除了叶子结点之外的每一个结点都有两个孩子,每一层(当然包含最后一层)都被完全填充。
完满二叉树:除了叶子结点之外的每一个结点都有两个孩子结点。
下面用图来说话:
完全二叉树(Complete Binary Tree):
满二叉树(Perfect Binary Tree):
完满二叉树(Full Binary Tree):
简单来说:堆排序是将数据看成是完全二叉树、根据完全二叉树的特性来进行排序的一种算法
最大堆要求节点的元素都要不小于其孩子,最小堆要求节点元素都不大于其左右孩子
那么处于最大堆的根节点的元素一定是这个堆中的最大值
这里我们讨论最大堆:当前每个父节点都大于子节点
完全二叉树有个特性:左边子节点位置 = 当前父节点的两倍 + 1,右边子节点位置 = 当前父节点的两倍 + 2
二、堆排序体验
现在我们有一个完全二叉树:左子树和右子树都符合最大堆-->父>子
但是我们会发现:根元素所在的数并不符合,明显的是:1是小于7的
我们就对其进行交换,交换完之后我们会发现:右子树又不符合了~
因为,右子树变成了这样:
最后,我们将右子数的最大值也交换到右子树的根元素上
于是我们第一次的建堆操作就完成了!
可以发现的是:一次堆建立完之后,我们的最大值就在了堆的根节点上
随后将堆顶最大值和数组最后的元素进行替换,我们就完成了一趟排序了。
接下来,剩下的数不断进行建堆,交换就可以完成我们的堆排序了
.........建堆,交换....建堆,交换...建堆,交换...建堆,交换..
三、堆排序代码实现
比较当前父节点是否大于子节点,如果大于就交换,直到一趟建堆完成~
值得注意的是:在上面体验堆排序时,我们是左子树和右子数都是已经有父>子这么一个条件的了。
显然,一个普通的数组并不能有这种条件(父>子),因此,我们往往是从数组最后一个元素来进行建堆
完成第一次建堆之后,我们会发现最大值会在数组的首位:
接下来不断建堆,然后让数组最后一位与当前堆顶(数组第一位)进行交换即可排序:
参考资料: