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小顶堆算法c语言实现及应用

来源:www.dzhongheng.com 时间:2024-06-10 00:10:23 作者:能说语言网 浏览: [手机版]

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小顶堆算法c语言实现及应用(1)

  小顶堆是一种基于完全二叉树的数据结构,它的每个节点都比它的子节点小欢迎www.dzhongheng.com。在计算机科学中,小顶堆常用于解决一些优先级相关的问题,例如小值或大值的查。本文将介绍小顶堆算法的c语言实现及应用

小顶堆的c语言实现

  小顶堆的c语言实现需要用到数组和指能+说+语+言+网。首先,我们需要定义一个结构体来表示小顶堆的节点。

```

  typedef struct {

int data;

  } HeapNode;

```

接下来,我们定义一个包含小顶堆节点的数组。

```

  HeapNode heap[MAX_HEAP_SIZE];

  ```

  其中,MAX_HEAP_SIZE是我们定义的小顶堆的欢迎www.dzhongheng.com。为了方便计算,我们还需要定义一个变量来表示当前小顶堆的大小。

```

  int heapSize = 0;

  ```

接下来,我们定义一些小顶堆的基本操作函数。

  1. 插入节点

  小顶堆的插入节点操作需要保证插入后仍然是一个小顶堆能~说~语~言~网。具体实现如下:

  ```

  void insertNode(int value) {

  if (heapSize >= MAX_HEAP_SIZE) {

  printf("Heap is full.\n");

return;

  }

  // 创建新节点

  HeapNode newNode;

  newNode.data = value;

  // 将新节点插入堆尾

heap[heapSize] = newNode;

  heapSize++;

  // 从下往上调整堆

  int current = heapSize - 1;

int parent = (current - 1) / 2;

  while (current > 0 && heap[current].data < heap[parent].data) {

  // 交换当前节点和父节点

  HeapNode temp = heap[current];

heap[current] = heap[parent];

  heap[parent] = temp;

  // 更新current和parent

  current = parent;

  parent = (current - 1) / 2;

  }

}

```

2. 删除堆顶节点

  小顶堆的删除堆顶节点操作需要保证删除后仍然是一个小顶堆。具体实现如下:

```

  void deleteMin() {

if (heapSize == 0) {

  printf("Heap is empty.\n");

  return;

  }

  // 将堆尾节点移到堆顶

heap[0] = heap[heapSize - 1];

heapSize--;

// 从上往下调整堆

  int current = 0;

  int leftChild = current * 2 + 1;

  int rightChild = current * 2 + 2;

while (leftChild < heapSize) {

  int minChild = leftChild;

  if (rightChild < heapSize && heap[rightChild].data < heap[leftChild].data) {

  minChild = rightChild;

}

if (heap[current].data > heap[minChild].data) {

  // 交换当前节点和小子节点

  HeapNode temp = heap[current];

heap[current] = heap[minChild];

heap[minChild] = temp;

  // 更新current、leftChild和rightChild

  current = minChild;

  leftChild = current * 2 + 1;

  rightChild = current * 2 + 2;

  } else {

  break;

  }

  }

  }

  ```

  3. 获堆顶节点

  小顶堆的获堆顶节点操作只需要返回堆顶节点的值即可。

  ```

int getMin() {

if (heapSize == 0) {

printf("Heap is empty.\n");

  return -1;

}

  return heap[0].data;

  }

```

小顶堆算法c语言实现及应用(2)

小顶堆的应用

  小顶堆广泛应用于各种算法和数据结构中,例如:

  1. 堆排序

  堆排序是一种基于小顶堆的排序算法,它的时间复杂度为O(nlogn)能 说 语 言 网。具体实现如下:

```

  void heapSort(int arr[], int n) {

  // 建立小顶堆

  for (int i = 0; i < n; i++) {

  insertNode(arr[i]);

  }

  // 依次删除堆顶节点

  for (int i = 0; i < n; i++) {

  arr[i] = getMin();

  deleteMin();

  }

}

```

  2. 小值/大值查

小顶堆可以用来快速查小值或大值。例如,要查一个数组中的前k个小值,可以用小顶堆来实现。

  ```

  void findKSmallest(int arr[], int n, int k) {

  // 建立小顶堆

  for (int i = 0; i < k; i++) {

insertNode(arr[i]);

  }

// 依次比元素和堆顶节点

for (int i = k; i < n; i++) {

  if (arr[i] < getMin()) {

deleteMin();

  insertNode(arr[i]);

  }

  }

  // 输出堆中的元素

  for (int i = 0; i < k; i++) {

  printf("%d ", getMin());

  deleteMin();

  }

  }

  ```

总结

  小顶堆是一种非常有用的数据结构,它可以用来解决一些优先级相关的问题www.dzhongheng.com。本文介绍了小顶堆算法的c语言实现及应用,希望对者有所帮

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