C语言深入解读数据结构之堆的实现-C/C++开发

堆就是用数组实现的二叉树，所以它没有使用父指针或者子指针。堆根据“堆属性”来排序，“堆属性”决定了树中节点的位置

堆的概念与结构

概念：如果有一个关键码的集合K={ k0，k1 ，k2 ，…，kn-1 },把它的所有元素按完全二叉树的顺序存储方式存储在一个一维数组中，并满足K i<=K 2*i+1且Ki<=K 2*i+2(K i>=K 2*i+1且Ki>=K 2*i+2) i = 0，1，2...，则称为小堆(或大堆)。将根节点最大的堆叫做最大堆或大根堆，根节点最小的堆叫做最小堆或小根堆。

性质：

堆中某个节点的值总是不大于或不小于其父节点的值；
堆总是一棵完全二叉树。

结构：

1.大堆

2.小堆

堆(大根堆)的实现：

堆的接口：


#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>
typedef int HPDataType;
typedef struct Heap
{
    HPDataType* a;
    int size;
    int capacity;
}HP;
 
//堆的创建
void HeapInit(HP*hp);
//堆的销毁
void HeapDestroy(HP*hp);
//交换数值
void Swap(HPDataType *px, HPDataType *py);
//向上调整
void AdjustUp(int *a,int child);
//向下调整
void AdjustDown(int *a, int n, int parent);
//堆的插入
void HeapPush(HP*hp,HPDataType x);
//堆的删除
void HeapPop(HP*hp);
//取堆顶的数据
HPDataType HeapTop(HP*hp);
//打印堆
void HeapPrint(HP*hp);
//堆的判空
bool HeapEmpty(HP*hp);
//堆的数据个数
int HeapSize(HP*hp);

堆的创建：


void HeapInit(HP*hp)
{
    assert(hp);
    hp->a=NULL;
    hp->capacity=hp->size=0;
}

堆的销毁：


void HeapDestroy(HP*hp)
{
    assert(hp);
    free(hp->a);
    hp->capacity=hp->size=0;
}

交换数值：


void Swap(HPDataType*px, HPDataType*py)
{
    HPDataType tmp = *px;
    *px=*py;
    *py=tmp;
}

向上调整：


void AdjustUp(int*a, int child)
{
	assert(a);
	int parent = (child - 1) / 2;
	while (child > 0)
	{
		if (a[child] > a[parent])
		{
            //交换数值
			Swap(&a[child], &a[parent]);
			child = parent;
			parent = (child - 1) / 2;
		}
		else
		{
			break;
		}
	}
}

堆得插入：


void HeapPush(HP*hp,HPDataType x)
{
    assert(hp);
    if(hp->capacity==hp->size)
    {
        size_t newCapacity=hp->capacity==0?4:hp->capacity*2;
        HPDataType * tmp=(HPDataType*)realloc(hp->a,newCapacity*sizeof(HPDataType));
        if(tmp==NULL)
        {
            printf("realloc is fail\n");
        }
        hp->a=tmp;
        hp->capacity=newCapacity;
        
    }
    hp->a[hp->size-1]=x;
    hp->size++;
    //向上调整
    AdjusiUp(hp->a,hp->size-1);
}

向下调整：


void AdjustDown(int *a,int n,int parent)
{
    int child=parent*2+1;
    while(child<n)
    {
        //比较左孩子还是右孩子大
        if(child+1<n && a[child+1]>a[child])
        {
            child++;
        }
        if(a[child]>a[parent])
        {
            Swap(&a[child],&a[parent]);
            parent=child;
            child=parent*2+1;
        }
        else
        {
            break;
        }
    }
}

堆的判空：


bool HeapEmpty(HP*hp)
{
    assert(hp);
    return hp->size==0;
}

堆的删除：


void HeapPop(HP*hp)
{
	assert(hp);
    //堆的判空
	assert(!HeapEmpty(hp));
    //交换数值
	Swap(&hp->a[0], &hp->a[hp->size - 1]);
	hp->size--;
    //向下调整
	AdjustDown(hp->a, hp->size, 0);
}

取堆顶的数据：


HPDataType HeapTop(HP*hp)
{
    assert(hp);
    assert(!HeapEmpty(hp));
    return hp->a[0];
}

打印堆：


void HeapPrint(HP*hp)
{
    assert(hp);
    assert(!HeapEmpty(hp));
    for(int i=0; i<hp->size;i++)
    {
        printf("%d",hp->a[i]);
    }
    printf("\n");
}

堆的数据个数：


int HeapSize(HP*hp)
{
    assert(hp);
    return hp->size;
}

以上就是对堆的讲解与操作实现。

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在下才疏学浅,一点浅薄之见，欢迎各位大佬指点。

以上就是C语言深入解读数据结构之堆的实现的详细内容，更多关于C语言数据结构的资料请关注编程学习网其它相关文章！

堆的概念与结构

性质：

结构：

1.大堆

2.小堆

堆(大根堆)的实现：

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