本篇文章主要基于算法algorithm第四版
背景:處理有序元素時(shí),不一定要求所有數(shù)據(jù)有序,只要求處理當(dāng)前最大(優(yōu)先級(jí)最高)的元素 優(yōu)先級(jí)隊(duì)列:支持 刪除最大元素 和 插入元素 兩種操作的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
優(yōu)先級(jí)隊(duì)列的基本實(shí)現(xiàn)可以使用 有序 或 無(wú)序 的 數(shù)組 和 鏈表
無(wú)序數(shù)組或鏈表:刪除最大元素時(shí)需要將數(shù)組遍歷一遍造出最大元素,插入則無(wú)需額外操作有序數(shù)組或鏈表:刪除元素時(shí)只需直接刪除第一個(gè),插入元素需要保持?jǐn)?shù)據(jù)的有序(類似于插入排序) 特點(diǎn):這類實(shí)現(xiàn)的插入元素或刪除最大元素在最壞情況下需要線性時(shí)間來(lái)完成基于數(shù)組或鏈表的操作最壞情況下需線性時(shí)間完成,而用堆來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列可以使兩種操作更快執(zhí)行
因?yàn)槎娑咽峭耆鏄?shù),所以只用數(shù)組就可以表示,在二叉堆中位置為k的父結(jié)點(diǎn)的位置為ceil(k/2),而子結(jié)點(diǎn)為2k和2k+1,這樣方便的表示也使其能通過(guò)數(shù)組索引方便地上下移動(dòng)元素
在插入或刪除堆中元素時(shí),會(huì)打破堆的狀態(tài),所有需要對(duì)堆進(jìn)行遍歷來(lái)恢復(fù)堆的狀態(tài)(堆有序 以及 完全二叉樹(shù)),這個(gè)過(guò)程稱為堆的有序化。有序化過(guò)程主要分為兩類:
某個(gè)結(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)上升(或是在堆底加入新元素時(shí)),需要由下至上恢復(fù)堆的順序,且形象地稱之為上浮某結(jié)點(diǎn)優(yōu)先級(jí)下降(如將根節(jié)點(diǎn)替換為更小的元素時(shí)),需要由上至下恢復(fù)堆的順序,稱之為下沉通過(guò)有序化的兩個(gè)過(guò)程我們便可實(shí)現(xiàn)插入元素以及刪除最大元素的操作 插入元素:將新元素加到數(shù)組末尾,增加堆的大小并讓這個(gè)新元素 上浮 到合適的位置 刪除最大元素:從數(shù)組刪去最大的元素并將最后一個(gè)元素放到堆頂,減小堆的大小,并讓該元素 下沉 到合適的位置
優(yōu)先隊(duì)列可以變成一種排序方法,將所有元素插入一個(gè)查找最小元素 的優(yōu)先隊(duì)列,然后再重復(fù)調(diào)用刪除最小元素的操作來(lái)將他們按順序刪去。以此方法來(lái)實(shí)現(xiàn)排序。 在進(jìn)行堆排序時(shí),首先要將一組無(wú)序數(shù)據(jù)建立起堆,然后再重復(fù)刪去最大(或小)元素
這一階段完成排序工作。從堆中刪除最大元素,然后放入堆縮小后數(shù)組中空出的位置,將堆尾元素放到堆頂,進(jìn)行下沉操作。以此方法重復(fù),則一個(gè)最大堆可以得到一個(gè)升序序列。
本人學(xué)識(shí)尚淺,有什么不對(duì)的歡迎指出,一起交流交流^ ^
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