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堆排序通常采用什么存储结构

发布时间: 2022-09-13 12:01:14

1. 堆排序适用于什么结构

堆排序一般使用在逻辑结构和物理结构当中。所谓的堆排序是指利用堆这种数据结构所设计的一种排序算法。

2. 计算机二级的中的“堆排序法”是怎么排的

堆排序就是将所有待排序的元素组成一个堆,然后不断弹出堆顶的元素并调用函数维持堆序,直到所有元素均被弹出后,排序完成。被弹出的元素序列即一个有序数列。

一般做法是这样:

当一个节点被插入时,将该节点放在堆的末尾(这是为了保证堆是完全二叉树)然后将该节点与它的父节点比较,看该节点是否大于(或小于)其父节点,即判断当前的堆是否满足堆序。如果不满足,则将该节点与其父节点交换。

再将该节点与其新的父节点做比较,依此类推,直到该节点不再需要与其父节点交换为止。(即满足堆序时停止) 当一个根节点被弹出(即被从堆中删除)时,将堆最尾部的节点移动到头结点的位置,然后将该节点不断与其子节点比较,如果不符合堆序则交换,直到符合堆序为止。

(2)堆排序通常采用什么存储结构扩展阅读:

堆的操作

堆排序是指利用堆这种数据结构所设计的一种排序算法。堆是一个近似完全二叉树的结构,并同时满足堆积的性质:即子结点的键值或索引总是小于(或者大于)它的父节点。

在堆的数据结构中,堆中的最大值总是位于根节点(在优先队列中使用堆的话堆中的最小值位于根节点)。堆中定义以下几种操作:

最大堆调整(Max Heapify):将堆的末端子节点作调整,使得子节点永远小于父节点

创建最大堆(Build Max Heap):将堆中的所有数据重新排序

堆排序(HeapSort):移除位在第一个数据的根节点,并做最大堆调整的递归运算

3. 对元素序列如何进行堆排序

堆排序是借助(完全二叉树)结构来存储数据的,二叉树又是存储在一维数组中的,是通过二叉树的下标性质来存取数据。

首先,将数据存在一个数组中,通过二叉树的性质,找到最后一个分支结点,比较该结点和其孩子结点的数据大小,将最小的数据交换到该分支结点;如果有交换,并且孩子结点不是叶结点,再以该孩子结点为分支结点,与它的孩子结点比较。
以上处理了一个分支结点,再往左往上依次处理所有分支结点,一直处理到根结点,此时,序列中最小的数就在根结点的位置,初始数据构成了初始堆。
如果要用堆排序来对序列排序,建完初始堆,将根结点数据取出(是堆中元素数据最小的元素),用最后一个叶结点数据做为根结点,并将其沉底(将数据小的换上来);如此取法,将所有元素处理完毕,排序完成。

4. 几种排序方法的存储结构

排序有内部排序和外部排序,内部排序是数据记录在内存中进行排序,而外部排序是因排序的数据很大,一次不能容纳全部的排序记录,在排序过程中需要访问外存。
我们这里说说八大排序就是内部排序。

当n较大,则应采用时间复杂度为O(nlog2n)的排序方法:快速排序、堆排序或归并排序序。
快速排序:是目前基于比较的内部排序中被认为是最好的方法,当待排序的关键字是随机分布时,快速排序的平均时间最短;

1.插入排序—直接插入排序(Straight Insertion Sort)

基本思想:
将一个记录插入到已排序好的有序表中,从而得到一个新,记录数增1的有序表。即:先将序列的第1个记录看成是一个有序的子序列,然后从第2个记录逐个进行插入,直至整个序列有序为止。

要点:设立哨兵,作为临时存储和判断数组边界之用。
直接插入排序示例:

如果碰见一个和插入元素相等的,那么插入元素把想插入的元素放在相等元素的后面。所以,相等元素的前后顺序没有改变,从原无序序列出去的顺序就是排好序后的顺序,所以插入排序是稳定的。

5. 请教个堆排序的问题,谢谢了!

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堆排序

1、 堆排序定义
n个关键字序列Kl,K2,…,Kn称为堆,当且仅当该序列满足如下性质(简称为堆性质):
(1) ki≤K2i且ki≤K2i+1 或(2)Ki≥K2i且ki≥K2i+1(1≤i≤ )

若将此序列所存储的向量R[1..n]看做是一棵完全二叉树的存储结构,则堆实质上是满足如下性质的完全二叉树:树中任一非叶结点的关键字均不大于(或不小于)其左右孩子(若存在)结点的关键字。
【例】关键字序列(10,15,56,25,30,70)和(70,56,30,25,15,10)分别满足堆性质(1)和(2),故它们均是堆,其对应的完全二叉树分别如小根堆示例和大根堆示例所示。

2、大根堆和小根堆
根结点(亦称为堆顶)的关键字是堆里所有结点关键字中最小者的堆称为小根堆。
根结点(亦称为堆顶)的关键字是堆里所有结点关键字中最大者,称为大根堆。
注意:
①堆中任一子树亦是堆。
②以上讨论的堆实际上是二叉堆(Binary Heap),类似地可定义k叉堆。

3、堆排序特点
堆排序(HeapSort)是一树形选择排序。
堆排序的特点是:在排序过程中,将R[l..n]看成是一棵完全二叉树的顺序存储结构,利用完全二叉树中双亲结点和孩子结点之间的内在关系【参见二叉树的顺序存储结构】,在当前无序区中选择关键字最大(或最小)的记录。

4、堆排序与直接插入排序的区别
直接选择排序中,为了从R[1..n]中选出关键字最小的记录,必须进行n-1次比较,然后在R[2..n]中选出关键字最小的记录,又需要做n-2次比较。事实上,后面的n-2次比较中,有许多比较可能在前面的n-1次比较中已经做过,但由于前一趟排序时未保留这些比较结果,所以后一趟排序时又重复执行了这些比较操作。
堆排序可通过树形结构保存部分比较结果,可减少比较次数。

5、堆排序
堆排序利用了大根堆(或小根堆)堆顶记录的关键字最大(或最小)这一特征,使得在当前无序区中选取最大(或最小)关键字的记录变得简单。

(1)用大根堆排序的基本思想
① 先将初始文件R[1..n]建成一个大根堆,此堆为初始的无序区
② 再将关键字最大的记录R[1](即堆顶)和无序区的最后一个记录R[n]交换,由此得到新的无序区R[1..n-1]和有序区R[n],且满足R[1..n-1].keys≤R[n].key
③ 由于交换后新的根R[1]可能违反堆性质,故应将当前无序区R[1..n-1]调整为堆。然后再次将R[1..n-1]中关键字最大的记录R[1]和该区间的最后一个记录R[n-1]交换,由此得到新的无序区R[1..n-2]和有序区R[n-1..n],且仍满足关系R[1..n-2].keys≤R[n-1..n].keys,同样要将R[1..n-2]调整为堆。
……
直到无序区只有一个元素为止。

(2)大根堆排序算法的基本操作:
① 初始化操作:将R[1..n]构造为初始堆;
② 每一趟排序的基本操作:将当前无序区的堆顶记录R[1]和该区间的最后一个记录交换,然后将新的无序区调整为堆(亦称重建堆)。
注意:
①只需做n-1趟排序,选出较大的n-1个关键字即可以使得文件递增有序。
②用小根堆排序与利用大根堆类似,只不过其排序结果是递减有序的。堆排序和直接选择排序相反:在任何时刻,堆排序中无序区总是在有序区之前,且有序区是在原向量的尾部由后往前逐步扩大至整个向量为止。

(3)堆排序的算法:
void HeapSort(SeqIAst R)
{ //对R[1..n]进行堆排序,不妨用R[0]做暂存单元
int i;
BuildHeap(R); //将R[1-n]建成初始堆
for(i=n;i>1;i--){ //对当前无序区R[1..i]进行堆排序,共做n-1趟。
R[0]=R[1];R[1]=R[i];R[i]=R[0]; //将堆顶和堆中最后一个记录交换
Heapify(R,1,i-1); //将R[1..i-1]重新调整为堆,仅有R[1]可能违反堆性质
} //endfor
} //HeapSort

(4) BuildHeap和Heapify函数的实现
因为构造初始堆必须使用到调整堆的操作,先讨论Heapify的实现。
① Heapify函数思想方法
每趟排序开始前R[l..i]是以R[1]为根的堆,在R[1]与R[i]交换后,新的无序区R[1..i-1]中只有R[1]的值发生了变化,故除R[1]可能违反堆性质外,其余任何结点为根的子树均是堆。因此,当被调整区间是R[low..high]时,只须调整以R[low]为根的树即可。
"筛选法"调整堆
R[low]的左、右子树(若存在)均已是堆,这两棵子树的根R[2low]和R[2low+1]分别是各自子树中关键字最大的结点。若R[low].key不小于这两个孩子结点的关键字,则R[low]未违反堆性质,以R[low]为根的树已是堆,无须调整;否则必须将R[low]和它的两个孩子结点中关键字较大者进行交换,即R[low]与R[large](R[large].key=max(R[2low].key,R[2low+1].key))交换。交换后又可能使结点R[large]违反堆性质,同样由于该结点的两棵子树(若存在)仍然是堆,故可重复上述的调整过程,对以R[large]为根的树进行调整。此过程直至当前被调整的结点已满足堆性质,或者该结点已是叶子为止。上述过程就象过筛子一样,把较小的关键字逐层筛下去,而将较大的关键字逐层选上来。因此,有人将此方法称为"筛选法"。
具体的算法【参见教材】

②BuildHeap的实现
要将初始文件R[l..n]调整为一个大根堆,就必须将它所对应的完全二叉树中以每一结点为根的子树都调整为堆。
显然只有一个结点的树是堆,而在完全二叉树中,所有序号 的结点都是叶子,因此以这些结点为根的子树均已是堆。这样,我们只需依次将以序号为 , -1,…,1的结点作为根的子树都调整为堆即可。
具体算法【参见教材】。

5、大根堆排序实例
对于关键字序列(42,13,24,91,23,16,05,88),在建堆过程中完全二叉树及其存储结构的变化情况参见【动画演示】。

6、 算法分析
堆排序的时间,主要由建立初始堆和反复重建堆这两部分的时间开销构成,它们均是通过调用Heapify实现的。
堆排序的最坏时间复杂度为O(nlgn)。堆排序的平均性能较接近于最坏性能。
由于建初始堆所需的比较次数较多,所以堆排序不适宜于记录数较少的文件。
堆排序是就地排序,辅助空间为O(1),
它是不稳定的排序方法。
http://www.sssdf.com/oshow.jsp?c=4&id=17&id2=7

6. 对元素序列如何进行堆排序

首先说一个知识点,就是用数组操作二叉树(把堆看成二叉树容易理解)

一个数组a[n], a[0]不考虑舍弃,a[1]为根节点那么,a[i]的两个孩子节点就是a[2i]和a[2i+1] (不理解的话自己做下实验),好了那么k[i]<=k[2i]且k[i]<=k[2i+1](1<=i<= n),当然,这是小根堆,大根堆则换成>=号.

用小根堆排序的基本思想(用小根堆排序其排序结果是递减有序的,大根堆排序是递增有序)

  1. 先将初始数组k[1..n]建成一个小根堆

  2. 此堆为初始的无序区再将最小的记录k[1](即堆顶)和无序区的最后一个记录k[n]交换,由此得到新的无序区k[1..n-1]和有序区k[n],且满足k[1..n-1]<=k[n]

  3. 由于交换后新的根节点k[1]可能违反堆性质,故应将当前无序区k[1..n-1]调整为堆.然后再次对k[1..n-1]进行上面重复的操作.直到无序区只有一个元素为止.那么排序也就算结束了.

这就是堆排序的思想

你的题目上说的是原始数据构成的初始堆

7 3 5 9 1 12 实际上是这样的

7

3 5

9 1 12

5和12比较不变,9,1和3比较调换1和3的位置1,5和7比较调换1和7的位置则变成这样

1

7 5

9 3 12

还不满足小根堆继续比较9,3和7比较替换3和7的位置3,5和1比较不用换

1

3 5

9 7 12

满足小根堆了,所以初始堆为1,3,5,9,7,12(选B)

还不懂的话这里有个动态模拟过程

http://student.zjzk.cn/course_ware/data_structure/web/flashhtml/ipaixu.htm

7. 堆排序采用什么存储方式

完全二叉树

8. 堆排序适用于什么结构

堆排序(英语:Heapsort)是指利用堆这种数据结构所设计的一种排序算法。堆积是一个近似完全二叉树的结构,并同时满足堆积的性质:即子结点的键值或索引总是小于(或者大于)它的父节点