heap堆排序及使用

堆有大堆和小堆，一般是在二叉树的结构中使用，当然也可以把一个数组来构建堆，因为可以把一维数组看成是二叉树，如：a[6]={1,2,3,4,5,6}可以看成如下图：

在实际运用中，heap一般用于在大范围内的数中找出最大的几个数或者最小的几个数，速度比其它算法快

在stl中，可以用make_heap, push_heap,pop_heap来使用堆，代码如下：

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;

struct int_print: public unary_function<int, void>
{
    void operator() (const int& t) const
    {   
            cout << t << '\t';
    }   
};

int main()
{
    int myints[] = {10,20,30,5,15};
    vector<int> v(myints,myints+5);

    make_heap (v.begin(),v.end());
    cout << "initial max heap   :" << endl;
    for_each(v.begin(), v.end(), int_print());
    cout << endl;


    pop_heap (v.begin(),v.end()); v.pop_back();
    cout << "max heap after pop : " << endl;
    for_each(v.begin(), v.end(), int_print());
    cout << endl;

    v.push_back(99); push_heap (v.begin(),v.end());
    cout << "max heap after push: " << endl;
    for_each(v.begin(), v.end(), int_print());
    cout << endl;

    sort_heap (v.begin(),v.end());

    cout << "final sorted range :" << endl;
    for_each(v.begin(), v.end(), int_print());
    cout << endl;
    return 0;
}

输出如下：

我们可以画出堆的变化过程，调用make_heap建好堆后如下图：

之后pop的过程如下图：

  

即after pop: 20  15  10   5

push 99的过程如下图：

即after push: 99 20 10 5 15

sort就不用说了，大堆的话就是从小到大排序，小堆就是从大到小排序

对于 int类型，系统自己已经实现了比较函数，对于自己定义的结构的话，需要自己实现，如下代码：

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;

struct time_stru
{
    int second;
};

struct time_print: public unary_function<time_stru, void>
{
    void operator() (const time_stru& t) const
    {   
            cout << t.second << '\t';
    }   
};

struct time_compare: public binary_function<time_stru,time_stru, bool>
{
    bool operator() (const time_stru& t1, const time_stru& t2) const
    {   
        return t1.second < t2.second;
    }   
};

int main()
{
    time_stru mytimes[] = {{100},{200},{50},{111},{25}};
    vector<time_stru> v(mytimes,mytimes+5);

    make_heap (v.begin(),v.end(), time_compare());
    cout << "initial max heap   :" << endl;
    for_each(v.begin(), v.end(), time_print());
    cout << endl;

    pop_heap (v.begin(),v.end(),time_compare()); 
    v.pop_back();
    cout << "max heap after pop : " << endl;
    for_each(v.begin(), v.end(), time_print());
    cout << endl;

    time_stru a={99};
    v.push_back(a);
    push_heap (v.begin(),v.end(),time_compare());
    cout << "max heap after push: " << endl;
    for_each(v.begin(), v.end(), time_print());
    cout << endl;

    sort_heap (v.begin(),v.end(),time_compare());

    cout << "final sorted range :" << endl;
    for_each(v.begin(), v.end(), time_print());
    cout << endl;
    return 0;
}

输出结果如下：