一步一步写算法(之堆排序)(一)

2014-11-23 23:30:09 · 作者: · 浏览: 22

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堆排序是另外一种常用的递归排序。因为堆排序有着优秀的排序性能,所以在软件设计中也经常使用。堆排序有着属于自己的特殊性质,和二叉平衡树基本是一致的。打一个比方说,处于大堆中的每一个数据都必须满足这样一个特性:

(1)每一个array[n] 大于array[2*n]

(2)每一个array[n]大于array[2 * n + 1]

构建这样一个堆只是基础,后面我们需要每次从堆的顶部拿掉一个数据,不断调整堆,直到这个数组变成有序数组为主。所以详细的堆排序算法应该是这样的:

1)构建大堆,使得堆中的每一个数据都满足上面提到的性质

2)将堆的第一个数据和堆的最后一个数据进行互换,然后重新调整堆,直到堆重新平衡为止

3)重复2)的过程,直到整个数组有序。

上面的描述过程很简单,那么实践操作是怎么样的呢?

a)对入参进行判断

void heap_sort(int array[], int length)

{

if(NULL == array || 0 == length)

return ;

/* to make sure data starts at number 1 */

_heap_sort(array-1, length);

}

void heap_sort(int array[], int length)

{

if(NULL == array || 0 == length)

return ;

/* to make sure data starts at number 1 */

_heap_sort(array-1, length);

} b)构建大堆和调整大堆

void _heap_sort(int array[], int length)

{

int index = 0;

int median = 0;

construct_big_heap(array, length);

for(index = length; index > 1; index --)

{

median = array[1];

array[1] = array[index];

array[index] = median;

reconstruct_heap(array, 1, index-1);

}

}

void _heap_sort(int array[], int length)

{

int index = 0;

int median = 0;

construct_big_heap(array, length);

for(index = length; index > 1; index --)

{

median = array[1];

array[1] = array[index];

array[index] = median;

reconstruct_heap(array, 1, index-1);

}

} c)构建大堆的细节操作部分

void set_sorted_value(int array[], int length)

{

int index = length;

int median = 0;

if(length == 1) return;

while(index > 1){

if(array[index >> 1] >= array[index])

break;

median = array[index];

array[index] = array[index >> 1];

array[index >> 1] = median;

index >>= 1;

}

}

void construct_big_heap(int array[], int length)

{

int index = 0 ;

for(index = 1; index <= length; index ++)

{

set_sorted_value(array, index);

}

}

void set_sorted_value(int array[], int length)

{

int index = length;

int median = 0;

if(length == 1) return;

while(index > 1){

if(array[index >> 1] >= array[index])

break;

median = array[index];

array[index] = array[index >> 1];

array[index >> 1] = median;

index >>= 1;

}

}

void construct_big_heap(int array[], int length)

{

int index = 0 ;

for(index = 1; index <= length; index ++)

{

set_sorted_value(array, index);

}

} d)大堆迭代调整

void reconstruct_heap(int array[], int index, int length)

{

int swap = 0;

if(length < index << 1)

return;

if(length == index << 1){

adjust_leaf_position(array, index);

return;

}

if(-1 != (swap = adjust_normal_position(array, index))){

reconstruct_heap(array, swap, length);

}

}

void reconstruct_heap(int array[], int index, int length)

{

int swap = 0;

if(length < index << 1)

return;

if(length == index << 1){

adjust_leaf_position(array, index);

return;

}

if(-1 != (swap = adjust_no