从头开始复习算法之彻彻底底搞清楚堆排序

前面谈到了几种基础排序和快排,分别都用比较简单的方式给大家展示出来了。今天木了半天,眼看今天又要过去了,想了一下 肯定不怎么想学东西了 索性就抽出这点时间来跟整理一下堆排序吧。

一、 从完全二叉树引入堆排序

很多人在看这个的时候肯定就很多人在思考了,到底什么是完全二叉树呢?
来我们先看一下对于完全二叉树的定义

若设二叉树的深度为h,除第 h 层外,其它各层 (1~h-1) 的结点数都达到最大个数,第 h 层所有的结点都连续集中在最左边,这就是完全二叉树。
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。

  • 所有的叶结点都出现在第k层或k-l层(层次最大的两层)
  • 对任一结点,如果其右子树的最大层次为L,则其左子树的最大层次为L或L+l。
    一棵二叉树至多只有最下面的两层上的结点的度数可以小于2,并且最下层上的结点都集中在该层最左边的若干位置上,则此二叉树成为完全二叉树,并且最下层上的结点都集中在该层最左边的若干位置上,而在最后一层上,右边的若干结点缺失的二叉树,则此二叉树称为完全二叉树。

我们来简单的看一下吧:


额,硬要我说出什么是完全二叉树,我还是说不出来的,就是按照顺序整整齐齐的排列。

二、 来从最简单的二叉树开始说起

现在我们就从开始排序思想了,首先给定一个数组:[5,4 9,1 7,6,2],然后将该数组装入一个完全二叉树中:



如上图所示,红色的数字代表该项在项目的中的序号。


首先我们将目光关注在根结点处,此时我们发现,他的左孩子和右孩子分别是:2*i+1 2*i+2。此时就出现了二叉树转换的思想:比较父节点和子节点的大小,将最大的节点放在父节点处,就这样一层一层进行递归。其代码如下:

function swap(tree,a,b){
    let temp = tree[a];
    tree[a] = tree[b];
    tree[b] = temp;
}

function heapify(tree,n,i){
    if(i>=n) return;
    let leftChildNode = 2*i+1;
    let rightChildNode = 2*i+2;

    let max = i;

    if(leftChildNode<n && tree[leftChildNode]>tree[max]){
        max = leftChildNode;
    }
    if(rightChildNode < n&& tree[rightChildNode]>tree[max]){
        max = rightChildNode;
    }
    if(max!==i){
        swap(tree,i,max)
        heapify(tree,n,max);
    }

}

三、 遍历所有的二叉树。

有了上面的代码之后,我们就可以来讲讲堆排序的核心思想了。首先我们用一组来解释过程

image.png

首先将指针拨向(n-1)/2(2)处,然后通过上面的heapify来比较他和左右子节点的大小。

然后将指针拨向1处,然后通过上面的heapify比较大小。就这样1,4值做一下交换。

同理,就这样不断的偏移指针直到偏移到根结点。这样就找到了整棵树的最大值,即为根结点。

将根结点的值和树最后一个子节点的值做交换。

如图所示,将树的最后一个子节点给移出,此时剩下的值就组成了一个新的树。

以上就是堆排序最核心的思想了,其代码块为:

function findRootNode(tree,n){
    let finalParentPoint = Math.floor((n-1-1)/2); // 数组从0开始 所以是从n-1-1开始,这里值得注意一下
    for(let i = finalParentPoint;i>=0;i--){
        heapify(tree,n,i);
    }

}

四、 完成排序。

通过前面的代码 我们就可以很容易的发现:前n项的最大值已经择出来了,而n-1项重新生成了一个无序的树,此时需要的只要考虑到的就只有前n-1项,就这样以此类推,终究得到一个排序好的数组。

具体的代码如下:

function heapSort(tree,n){
    findRootNode(tree,n);
    console.log(tree)
    for(let i=n-1;i>=0;i--){
        swap(tree,i,0);
        heapify(tree,i,0);
    }

}

其完整代码如下:

function swap(tree,a,b){
    let temp = tree[a];
    tree[a] = tree[b];
    tree[b] = temp;
}

function heapify(tree,n,i){
    if(i>=n) return;
    let leftChildNode = 2*i+1;
    let rightChildNode = 2*i+2;

    let max = i;

    if(leftChildNode<n && tree[leftChildNode]>tree[max]){
        max = leftChildNode;
    }
    if(rightChildNode < n&& tree[rightChildNode]>tree[max]){
        max = rightChildNode;
    }
    if(max!==i){
        swap(tree,i,max)
        heapify(tree,n,max);
    }

}

function findRootNode(tree,n){
    let finalParentPoint = Math.floor((n-1-1)/2); // 数组从0开始 所以是从n-1-1开始,这里值得注意一下
    for(let i = finalParentPoint;i>=0;i--){
        heapify(tree,n,i);
    }

}

function heapSort(tree,n){
    findRootNode(tree,n);
    console.log(tree)
    for(let i=n-1;i>=0;i--){
        swap(tree,i,0);
        heapify(tree,i,0);
    }

}

说在最后

关于排序这一块的代码展示,我想这就是我最后一章了。我在接下来的时间里面会重点来写一写,我在项目中遇到的问题(主要是安卓和前端两块)。而算法呢?一般都是我学不进去才花时间来写的,但是不写不知道 真的要把这个东西写清楚是比较麻烦的。特别是堆排序和无向图的最短距离这两章,不仅我写代码想了很久,如何表述清楚也一块也是花费了不少时间的。
本来我计划是今天还写一篇生活类的文章的,但是写完这篇文章都已经11点多了。额,写作不易,如果觉得对您有帮助,可以关注一下。我会定时分享优质内容的。

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 156,423评论 4 359
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 66,339评论 1 289
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 106,241评论 0 237
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 43,503评论 0 203
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 51,824评论 3 285
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 40,262评论 1 207
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 31,615评论 2 309
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 30,337评论 0 194
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 33,989评论 1 238
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 30,300评论 2 240
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 31,829评论 1 256
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 28,193评论 2 250
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 32,753评论 3 230
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 25,970评论 0 8
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 26,708评论 0 192
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 35,295评论 2 267
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 35,207评论 2 258

推荐阅读更多精彩内容