堆-神奇的优先队列

引论(出自http://blog.csdn.net/changyuanchn/article/details/14564403)

前面已经有了链表,堆栈,队列,树等数据结构,尤其是树,是一个很强大的数据结构,能做很多事情,那么为什么还要引进一个优先队列的东东呢?它和队列有什么本质的不同呢?看一个例子,有一个打印机,但是有很多的文件需要打印,那么这些任务必然要排队等候打印机逐步的处理。这里就产生了一个问题。原则上说先来的先处理,但是有一个文件100页,它排在另一个1页的文件的前面,那么可能我们要先打印这个1页的文件比较合理。因此为了解决这一类的问题,提出了优先队列的模型。

优先队列是一个至少能够提供插入(Insert)和删除最小(DeleteMin)这两种操作的数据结构。对应于队列的操作,Insert相当于Enqueue,DeleteMin相当于Dequeue。

链表,二叉查找树,都可以提供插入(Insert)和删除最小(DeleteMin)这两种操作,但是为什么不用它们而引入了新的数据结构的。原因在于应用前两者需要较高的时间复杂度。对于链表的实现,插入需要O(1),删除最小需要遍历链表,故需要O(N)。对于二叉查找树,这两种操作都需要O(logN);而且随着不停的DeleteMin的操作,二叉查找树会变得非常不平衡;同时使用二叉查找树有些浪费,因此很多操作根本不需要。

因此这里引入一种新的数据结构,它能够使插入(Insert)和删除最小(DeleteMin)这两种操作的最坏时间复杂度为O(N),而插入的平均时间复杂度为常数时间,即O(1)。同时不需要引入指针。

当我们删除一个数组中的最小数,然后再插入一个数,当这种操作频度较大,或者数据太多,进行这种排序的操作,或者插入的操作的时候,时间复杂度较大,因此我们使用堆来进行数据的处理。

堆也是用数组进行储存的,它是一种特殊的完全二叉树,根据它们的性质不同分为最小堆和最大堆,最小堆是指对于每一个父亲结点都比孩子结点小,最大堆反之,因为这种特性,所以为我们再进行排序,插入后排序构造了方便。

删除后插入的调整

堆-神奇的优先队列_第1张图片

堆-神奇的优先队列_第2张图片

堆-神奇的优先队列_第3张图片

不删除插入的调整

堆-神奇的优先队列_第4张图片

void siftleft(int i)
{
    int flag=0;
    if(i==1)
        return;
    while(i!=1 && flag==0)
    {
        if(h[i]

完整的从小到大输出代码

#include 
using namespace std;
int n,h[1000];
void swap(int a,int b)
{
    int c;
    c=h[a];
    h[a]=h[b];
    h[b]=c;
}
void siftdown(int i)
{
    int flag=0,t;
    while(i*2<=n && flag==0)
    {
        if(h[i]>h[i*2])
        {
            t=i*2;
        }
        else
            t=i;
        if(i*2+1<=n)
        {
            if(h[t]>h[i*2+1])
            {
                t=i*2+1;
            }
        }
        if(t!=i)
        {
            swap(t,i);
            i=t;
        }
        else
        {
            flag=1;
        }
    }
}
void create()
{
    for(int i=n/2;i>=1;i--)
    {
        siftdown(i);
    }
}
int delete_()
{
    int t;
    t=h[1];
    h[1]=h[n];
    n--;
    siftdown(1);
    return t;
}
int main()
{
    int i,num;
    cin>>num;
    for(i=1;i<=num;i++)
        cin>>h[i];
    n=num;
    create();
    for(i=1;i<=num;i++)
    {
        printf("%d ",delete_());
    }
}



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