0
  • 聊天消息
  • 系統(tǒng)消息
  • 評(píng)論與回復(fù)
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學(xué)習(xí)在線課程
  • 觀看技術(shù)視頻
  • 寫文章/發(fā)帖/加入社區(qū)
會(huì)員中心
創(chuàng)作中心

完善資料讓更多小伙伴認(rèn)識(shí)你,還能領(lǐng)取20積分哦,立即完善>

3天內(nèi)不再提示

堆和堆的應(yīng)用:堆排序和優(yōu)先隊(duì)列

算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ? 來源:未知 ? 作者:李建兵 ? 2018-03-16 11:32 ? 次閱讀

1.堆

堆(Heap))是一種重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),是實(shí)現(xiàn)優(yōu)先隊(duì)列(Priority Queues)首選的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。由于堆有很多種變體,包括二項(xiàng)式堆、斐波那契堆等,但是這里只考慮最常見的就是二叉堆(以下簡稱堆)。

堆是一棵滿足一定性質(zhì)的二叉樹,具體的講堆具有如下性質(zhì):父節(jié)點(diǎn)的鍵值總是不大于它的孩子節(jié)點(diǎn)的鍵值(小頂堆), 堆可以分為小頂堆和大頂堆,這里以小頂堆為例,其主要包含的操作有:

insert()

extractMin

peek(findMin)

delete(i)

由于堆是一棵形態(tài)規(guī)則的二叉樹,因此堆的父節(jié)點(diǎn)和孩子節(jié)點(diǎn)存在如下關(guān)系:

設(shè)父節(jié)點(diǎn)的編號(hào)為i, 則其左孩子節(jié)點(diǎn)的編號(hào)為2*i+1, 右孩子節(jié)點(diǎn)的編號(hào)為2*i+2設(shè)孩子節(jié)點(diǎn)的編號(hào)為i, 則其父節(jié)點(diǎn)的編號(hào)為(i-1)/2

由于二叉樹良好的形態(tài)已經(jīng)包含了父節(jié)點(diǎn)和孩子節(jié)點(diǎn)的關(guān)系信息,因此就可以不使用鏈表而簡單的使用數(shù)組來存儲(chǔ)堆。

要實(shí)現(xiàn)堆的基本操作,涉及到的兩個(gè)關(guān)鍵的函數(shù)

siftUp(i, x): 將位置i的元素x向上調(diào)整,以滿足堆得性質(zhì),常常是用于insert后,用于調(diào)整堆;

siftDown(i, x):同理,常常是用于delete(i)后,用于調(diào)整堆;

具體的操作如下:

privatevoidsiftUp(inti){

intkey = nums[i];

for(;i > 0;){

intp = (i - 1) >>> 1;

if(nums[p] <= key)

break;

nums[i] = nums[p];

i = p;

}

nums[i] = key;

}

privatevoidsiftDown(inti){

intkey = nums[i];

for(;i < nums.length / 2;){

intchild = (i << 1) + 1;

if(child + 1 < nums.length && nums[child] > nums[child+1])

child++;

if(key <= nums[child])

break;

nums[i] = nums[child];

i = child;

}

nums[i] = key;

}

可以看到siftUp和siftDown不停的在父節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)之間比較、交換;在不超過logn的時(shí)間復(fù)雜度就可以完成一次操作。

有了這兩個(gè)基本的函數(shù),就可以實(shí)現(xiàn)上述提及的堆的基本操作。

首先是如何建堆,實(shí)現(xiàn)建堆操作有兩個(gè)思路:

一個(gè)是不斷地insert(insert后調(diào)用的是siftUp)

另一個(gè)將原始數(shù)組當(dāng)成一個(gè)需要調(diào)整的堆,然后自底向上地在每個(gè)位置i調(diào)用siftDown(i),完成后我們就可以得到一個(gè)滿足堆性質(zhì)的堆。這里考慮后一種思路:

通常堆的insert操作是將元素插入到堆尾,由于新元素的插入可能違反堆的性質(zhì),因此需要調(diào)用siftUp操作自底向上調(diào)整堆;堆移除堆頂元素操作是將堆頂元素刪除,然后將堆最后一個(gè)元素放置在堆頂,接著執(zhí)行siftDown操作,同理替換堆頂元素也是相同的操作。

建堆

// 建立小頂堆

privatevoidbuildMinHeap(int[]nums){

intsize = nums.length;

for(intj = size / 2 - 1;j >= 0;j--)

siftDown(nums,j,size);

}

那么建堆操作的時(shí)間復(fù)雜度是多少呢?答案是O(n)。雖然siftDown的操作時(shí)間是logn,但是由于高度在遞減的同時(shí),每一層的節(jié)點(diǎn)數(shù)量也在成倍減少,最后通過數(shù)列錯(cuò)位相減可以得到時(shí)間復(fù)雜度是O(n)。

extractMin由于堆的固有性質(zhì),堆的根便是最小的元素,因此peek操作就是返回根nums[0]元素即可;若要將nums[0]刪除,可以將末尾的元素nums[n-1]覆蓋nums[0],然后將堆得size = size-1,調(diào)用siftDown(0)調(diào)整堆。時(shí)間復(fù)雜度為logn。

peek同上

delete(i)

刪除堆中位置為i的節(jié)點(diǎn),涉及到兩個(gè)函數(shù)siftUp和siftDown,時(shí)間復(fù)雜度為logn,具體步驟是,

將元素last覆蓋元素i,然后siftDown

檢查是否需要siftUp

注意到堆的刪除操作,如果是刪除堆的根節(jié)點(diǎn),則不用考慮執(zhí)行siftUp的操作;若刪除的是堆的非根節(jié)點(diǎn),則要視情況決定是siftDown還是siftUp操作,兩個(gè)操作是互斥的。

publicintdelete(inti){

intkey = nums[i];

//將last元素移動(dòng)過來,先siftDown; 再視情況考慮是否siftUp

intlast = nums[i] = nums[size-1];

size--;

siftDown(i);

//check #i的node的鍵值是否確實(shí)發(fā)生改變(是否siftDown操作生效),若發(fā)生改變,則ok,否則為確保堆性質(zhì),則需要siftUp

if(i < size && nums[i] == last){

System.out.println("delete siftUp");

siftUp(i);

}

returnkey;

}

case 1 :

刪除中間節(jié)點(diǎn)i21,將最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)復(fù)制過來;

由于沒有進(jìn)行siftDown操作,節(jié)點(diǎn)i的值仍然為6,因此為確保堆的性質(zhì),執(zhí)行siftUp操作;

case 2

刪除中間節(jié)點(diǎn)i,將值為11的節(jié)點(diǎn)復(fù)制過來,執(zhí)行siftDown操作;

由于執(zhí)行siftDown操作后,節(jié)點(diǎn)i的值不再是11,因此就不用再執(zhí)行siftUp操作了,因?yàn)槎训男再|(zhì)在siftDown操作生效后已經(jīng)得到了保持。

可以看出,堆的基本操作都依賴于兩個(gè)核心的函數(shù)siftUp和siftDown;較為完整的Heap代碼如下:

classHeap{

privatefinalstaticintN = 100;//default size

privateint[]nums;

privateintsize;

publicHeap(int[]nums){

this.nums = nums;

this.size = nums.length;

heapify(this.nums);

}

publicHeap(){

this.nums = newint[N];

}

/**

* heapify an array, O(n)

* @param nums An array to be heapified.

*/

privatevoidheapify(int[]nums){

for(intj = (size - 1) >> 1;j >= 0;j--)

siftDown(j);

}

/**

* append x to heap

* O(logn)

* @param x

* @return

*/

publicintinsert(intx){

if(size >= this.nums.length)

expandSpace();

size += 1;

nums[size-1] = x;

siftUp(size-1);

returnx;

}

/**

* delete an element located in i position.

* O(logn)

* @param i

* @return

*/

publicintdelete(inti){

rangeCheck(i);

intkey = nums[i];

//將last元素覆蓋過來,先siftDown; 再視情況考慮是否siftUp;

intlast = nums[i] = nums[size-1];

size--;

siftDown(i);

//check #i的node的鍵值是否確實(shí)發(fā)生改變,若發(fā)生改變,則ok,否則為確保堆性質(zhì),則需要siftUp;

if(i < size && nums[i] == last)

siftUp(i);

returnkey;

}

/**

* remove the root of heap, return it's value, and adjust heap to maintain the heap's property.

* O(logn)

* @return

*/

publicintextractMin(){

rangeCheck(0);

intkey = nums[0],last = nums[size-1];

nums[0] = last;

size--;

siftDown(0);

returnkey;

}

/**

* return an element's index, if not exists, return -1;

* O(n)

* @param x

* @return

*/

publicintsearch(intx){

for(inti = 0;i < size;i++)

if(nums[i] == x)

returni;

return -1;

}

/**

* return but does not remove the root of heap.

* O(1)

* @return

*/

publicintpeek(){

rangeCheck(0);

returnnums[0];

}

privatevoidsiftUp(inti){

intkey = nums[i];

for(;i > 0;){

intp = (i - 1) >>> 1;

if(nums[p] <= key)

break;

nums[i] = nums[p];

i = p;

}

nums[i] = key;

}

privatevoidsiftDown(inti){

intkey = nums[i];

for(;i < size / 2;){

intchild = (i << 1) + 1;

if(child + 1 < size && nums[child] > nums[child+1])

child++;

if(key <= nums[child])

break;

nums[i] = nums[child];

i = child;

}

nums[i] = key;

}

privatevoidrangeCheck(inti){

if(!(0 <= i && i < size))

thrownewRuntimeException("Index is out of boundary");

}

privatevoidexpandSpace(){

this.nums = Arrays.copyOf(this.nums,size *2);

}

@Override

publicStringtoString(){

// TODO Auto-generated method stub

StringBuilder sb = newStringBuilder();

sb.append("[");

for(inti = 0;i < size;i++)

sb.append(String.format((i != 0?", " : "") + "%d",nums[i]));

sb.append("] ");

returnsb.toString();

}

}

2.堆的應(yīng)用:堆排序

運(yùn)用堆的性質(zhì),我們可以得到一種常用的、穩(wěn)定的、高效的排序算法————堆排序。堆排序的時(shí)間復(fù)雜度為O(n*log(n)),空間復(fù)雜度為O(1),堆排序的思想是:對(duì)于含有n個(gè)元素的無序數(shù)組nums, 構(gòu)建一個(gè)堆(這里是小頂堆)heap,然后執(zhí)行extractMin得到最小的元素,這樣執(zhí)行n次得到序列就是排序好的序列。如果是降序排列則是小頂堆;否則利用大頂堆。

Trick

由于extractMin執(zhí)行完畢后,最后一個(gè)元素last已經(jīng)被移動(dòng)到了root,因此可以將extractMin返回的元素放置于最后,這樣可以得到sort in place的堆排序算法。

具體操作如下:

int[]n = newint[]{1,9,5,6,8,3,1,2,5,9,86};

Heaph = newHeap(n);

for(inti = 0;i < n.length;i++)

n[n.length-1-i] = h.extractMin();

當(dāng)然,如果不使用前面定義的heap,則可以手動(dòng)寫堆排序,由于堆排序設(shè)計(jì)到建堆和extractMin, 兩個(gè)操作都公共依賴于siftDown函數(shù),因此我們只需要實(shí)現(xiàn)siftDown即可。(trick:由于建堆操作可以采用siftUp或者siftDown,而extractMin是需要siftDown操作,因此取公共部分,則采用siftDown建堆)。

這里便于和前面統(tǒng)一,采用小頂堆數(shù)組進(jìn)行降序排列。

publicvoidheapSort(int[]nums){

intsize = nums.length;

buildMinHeap(nums);

while(size != 0){

// 交換堆頂和最后一個(gè)元素

inttmp = nums[0];

nums[0] = nums[size - 1];

nums[size - 1] = tmp;

size--;

siftDown(nums,0,size);

}

}

// 建立小頂堆

privatevoidbuildMinHeap(int[]nums){

intsize = nums.length;

for(intj = size / 2 - 1;j >= 0;j--)

siftDown(nums,j,size);

}

privatevoidsiftDown(int[]nums,inti,intnewSize){

intkey = nums[i];

while(i < newSize >>> 1){

intleftChild = (i << 1) + 1;

intrightChild = leftChild + 1;

// 最小的孩子,比最小的孩子還小

intmin = (rightChild >= newSize || nums[leftChild] < nums[rightChild])?leftChild : rightChild;

if(key <= nums[min])

break;

nums[i] = nums[min];

i = min;

}

nums[i] = key;

}

3.堆的應(yīng)用:優(yōu)先隊(duì)列

優(yōu)先隊(duì)列是一種抽象的數(shù)據(jù)類型,它和堆的關(guān)系類似于,List和數(shù)組、鏈表的關(guān)系一樣;我們常常使用堆來實(shí)現(xiàn)優(yōu)先隊(duì)列,因此很多時(shí)候堆和優(yōu)先隊(duì)列都很相似,它們只是概念上的區(qū)分。優(yōu)先隊(duì)列的應(yīng)用場景十分的廣泛:常見的應(yīng)用有:

Dijkstra’s algorithm(單源最短路問題中需要在鄰接表中找到某一點(diǎn)的最短鄰接邊,這可以將復(fù)雜度降低。)

Huffman coding(貪心算法的一個(gè)典型例子,采用優(yōu)先隊(duì)列構(gòu)建最優(yōu)的前綴編碼樹(prefixEncodeTree))

Prim’s algorithm for minimum spanning tree

Best-first search algorithms

這里簡單介紹上述應(yīng)用之一:Huffman coding。

Huffman編碼是一種變長的編碼方案,對(duì)于每一個(gè)字符,所對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制位串的長度是不一致的,但是遵守如下原則:

出現(xiàn)頻率高的字符的二進(jìn)制位串的長度小

不存在一個(gè)字符c的二進(jìn)制位串s是除c外任意字符的二進(jìn)制位串的前綴

遵守這樣原則的Huffman編碼屬于變長編碼,可以無損的壓縮數(shù)據(jù),壓縮后通??梢怨?jié)省20%-90%的空間,具體壓縮率依賴于數(shù)據(jù)的固有結(jié)構(gòu)。

Huffman編碼的實(shí)現(xiàn)就是要找到滿足這兩種原則的字符-二進(jìn)制位串對(duì)照關(guān)系,即找到最優(yōu)前綴碼的編碼方案(前綴碼:沒有任何字符編碼后的二進(jìn)制位串是其他字符編碼后位串的前綴)。這里我們需要用到二叉樹來表達(dá)最優(yōu)前綴碼,該樹稱為最優(yōu)前綴碼樹一棵最優(yōu)前綴碼樹看起來像這樣:

算法思想:用一個(gè)屬性為freqeunce關(guān)鍵字的最小優(yōu)先隊(duì)列Q,將當(dāng)前最小的兩個(gè)元素x,y合并得到一個(gè)新元素z(z.frequence = x.freqeunce + y.frequence),然后插入到優(yōu)先隊(duì)列中Q中,這樣執(zhí)行n-1次合并后,得到一棵最優(yōu)前綴碼樹(這里不討論算法的證明)。

一個(gè)常見的構(gòu)建流程如下:

樹中指向某個(gè)節(jié)點(diǎn)左孩子的邊上表示位0,指向右孩子的邊上的表示位1,這樣遍歷一棵最優(yōu)前綴碼樹就可以得到對(duì)照表。

import java.util.Comparator;

import java.util.HashMap;

import java.util.Map;

import java.util.PriorityQueue;

/**

*

*root

*/

*--------- ----------

*|c:freq | | c:freq |

*--------- ----------

*

*

*/

publicclassHuffmanEncodeDemo{

publicstaticvoidmain(String[]args){

// TODO Auto-generated method stub

Node[]n = newNode[6];

float[]freq = newfloat[]{9,5,45,13,16,12};

char[]chs = newchar[]{'e','f','a','b','d','c'};

HuffmanEncodeDemo demo = newHuffmanEncodeDemo();

Node root = demo.buildPrefixEncodeTree(n,freq,chs);

Map collector = newHashMap<>();

StringBuilder sb = newStringBuilder();

demo.tranversalPrefixEncodeTree(root,collector,sb);

System.out.println(collector);

Strings = "abcabcefefefeabcdbebfbebfbabc";

StringBuilder sb1 = newStringBuilder();

for(charc : s.toCharArray()){

sb1.append(collector.get(c));

}

System.out.println(sb1.toString());

}

publicNode buildPrefixEncodeTree(Node[]n,float[]freq,char[]chs){

PriorityQueue pQ = newPriorityQueue<>(newComparator(){

publicintcompare(Node o1,Node o2){

returno1.item.freq > o2.item.freq?1 : o1.item.freq == o2.item.freq?0 : -1;

};

});

Nodee = null;

for(inti = 0;i < chs.length;i++){

n[i] = e = newNode(null,null,newItem(chs[i],freq[i]));

pQ.add(e);

}

for(inti = 0;i < n.length - 1;i++){

Nodex = pQ.poll(),y = pQ.poll();

Nodez = newNode(x,y,newItem('$',x.item.freq + y.item.freq));

pQ.add(z);

}

returnpQ.poll();

}

/**

* tranversal

* @param root

* @param collector

* @param sb

*/

publicvoidtranversalPrefixEncodeTree(Node root,Map collector,StringBuilder sb){

// leaf node

if(root.left == null && root.right == null){

collector.put(root.item.c,sb.toString());

return;

}

Node left = root.left,right = root.right;

tranversalPrefixEncodeTree(left,collector,sb.append(0));

sb.delete(sb.length() - 1,sb.length());

tranversalPrefixEncodeTree(right,collector,sb.append(1));

sb.delete(sb.length() - 1,sb.length());

}

}

classNode{

publicNode left,right;

publicItem item;

publicNode(Node left,Node right,Item item){

super();

this.left = left;

this.right = right;

this.item = item;

}

}

classItem{

publiccharc;

publicfloatfreq;

publicItem(charc,floatfreq){

super();

this.c = c;

this.freq = freq;

}

}

輸出如下:

{a=0,b=101,c=100,d=111,e=1101,f=1100}

010110001011001101110011011100110111001101010110011110111011011100101110110111001010101100

4 堆的應(yīng)用:海量實(shí)數(shù)中(一億級(jí)別以上)找到TopK(一萬級(jí)別以下)的數(shù)集合。

A:通常遇到找一個(gè)集合中的TopK問題,想到的便是排序,因?yàn)槌R姷呐判蛩惴ɡ缈炫潘闶潜容^快了,然后再取出K個(gè)TopK數(shù),時(shí)間復(fù)雜度為O(nlogn),當(dāng)n很大的時(shí)候這個(gè)時(shí)間復(fù)雜度還是很大的;

B:另一種思路就是打擂臺(tái)的方式,每個(gè)元素與K個(gè)待選元素比較一次,時(shí)間復(fù)雜度很高:O(k*n),此方案明顯遜色于前者。

對(duì)于一億數(shù)據(jù)來說,A方案大約是26.575424*n;

C:由于我們只需要TopK,因此不需要對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行排序,可以利用堆得思想,維護(hù)一個(gè)大小為K的小頂堆,然后依次遍歷每個(gè)元素e, 若元素e大于堆頂元素root,則刪除root,將e放在堆頂,然后調(diào)整,時(shí)間復(fù)雜度為logK;若小于或等于,則考察下一個(gè)元素。這樣遍歷一遍后,最小堆里面保留的數(shù)就是我們要找的topK,整體時(shí)間復(fù)雜度為O(k+n*logk)約等于O(n*logk),大約是13.287712*n(由于k與n數(shù)量級(jí)差太多),這樣時(shí)間復(fù)雜度下降了約一半。

A、B、C三個(gè)方案中,C通常是優(yōu)于B的,因?yàn)閘ogK通常是小于k的,當(dāng)K和n的數(shù)量級(jí)相差越大,這種方式越有效。

以下為具體操作:

import java.io.File;

import java.io.FileNotFoundException;

import java.io.PrintWriter;

import java.io.UnsupportedEncodingException;

import java.util.Arrays;

import java.util.Scanner;

import java.util.Set;

import java.util.TreeSet;

publicclassTopKNumbersInMassiveNumbersDemo{

publicstaticvoidmain(String[]args){

// TODO Auto-generated method stub

int[]topK = newint[]{50001,50002,50003,50004,50005};

genData(1000 * 1000 * 1000,500,topK);

longt = System.currentTimeMillis();

findTopK(topK.length);

System.out.println(String.format("cost:%fs",(System.currentTimeMillis() - t) * 1.0 / 1000));

}

publicstaticvoidgenData(intN,intmaxRandomNumer,int[]topK){

Filef = newFile("data.txt");

intk = topK.length;

Set index = newTreeSet<>();

for(;;){

index.add((int)(Math.random() * N));

if(index.size() == k)

break;

}

System.out.println(index);

intj = 0;

try{

PrintWriter pW = newPrintWriter(f,"UTF-8");

for(inti = 0;i < N;i++)

if(!index.contains(i))

pW.println((int)(Math.random() * maxRandomNumer));

else

pW.println(topK[j++]);

pW.flush();

}catch(FileNotFoundExceptione){

// TODO Auto-generated catch block

e.printStackTrace();

}catch(UnsupportedEncodingExceptione){

// TODO Auto-generated catch block

e.printStackTrace();

}

}

publicstaticvoidfindTopK(intk){

int[]nums = newint[k];

//read

Filef = newFile("data.txt");

try{

Scanner scanner = newScanner(f);

for(intj = 0;j < k;j++)

nums[j] = scanner.nextInt();

heapify(nums);

//core

while(scanner.hasNextInt()){

inta = scanner.nextInt();

if(a <= nums[0])

continue;

else{

nums[0] = a;

siftDown(0,k,nums);

}

}

System.out.println(Arrays.toString(nums));

}catch(FileNotFoundExceptione){

// TODO Auto-generated catch block

e.printStackTrace();

}

}

//O(n), minimal heap

publicstaticvoidheapify(int[]nums){

intsize = nums.length;

for(intj = (size - 1) >> 1;j >= 0;j--)

siftDown(j,size,nums);

}

privatestaticvoidsiftDown(inti,intn,int[]nums){

intkey = nums[i];

for(;i < (n >>> 1);){

intchild = (i << 1) + 1;

if(child + 1 < n && nums[child] > nums[child+1])

child++;

if(key <= nums[child])

break;

nums[i] = nums[child];

i = child;

}

nums[i] = key;

}

}

ps:大致測試了一下,10億個(gè)數(shù)中找到top5需要140秒左右,應(yīng)該是很快了。

5 總結(jié)

堆是基于樹的滿足一定約束的重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),存在許多變體例如二叉堆、二項(xiàng)式堆、斐波那契堆(很高效)等。

堆的幾個(gè)基本操作都依賴于兩個(gè)重要的函數(shù)siftUp和siftDown,堆的insert通常是在堆尾插入新元素并siftUp調(diào)整堆,而extractMin是在刪除堆頂元素,然后將最后一個(gè)元素放置堆頂并調(diào)用siftDown調(diào)整堆。

二叉堆是常用的一種堆,其是一棵二叉樹;由于二叉樹良好的性質(zhì),因此常常采用數(shù)組來存儲(chǔ)堆。堆得基本操作的時(shí)間復(fù)雜度如下表所示:

heapify insert peek extractMin delete(i)
O(n) O(logn) O(1) O(logn) O(logn)

二叉堆通常被用來實(shí)現(xiàn)堆排序算法,堆排序可以sort in place,堆排序的時(shí)間復(fù)雜度的上界是O(nlogn),是一種很優(yōu)秀的排序算法。由于存在相同鍵值的兩個(gè)元素處于兩棵子樹中,而兩個(gè)元素的順序可能會(huì)在后續(xù)的堆調(diào)整中發(fā)生改變,因此堆排序不是穩(wěn)定的。降序排序需要建立小頂堆,升序排序需要建立大頂堆。

堆是實(shí)現(xiàn)抽象數(shù)據(jù)類型優(yōu)先隊(duì)列的一種方式,優(yōu)先隊(duì)列有很廣泛的應(yīng)用,例如Huffman編碼中使用優(yōu)先隊(duì)列利用貪心算法構(gòu)建最優(yōu)前綴編碼樹。

堆的另一個(gè)應(yīng)用就是在海量數(shù)據(jù)中找到TopK個(gè)數(shù),思想是維護(hù)一個(gè)大小為K的二叉堆,然后不斷地比較堆頂元素,判斷是否需要執(zhí)行替換對(duì)頂元素的操作,采用此方法的時(shí)間復(fù)雜度為n*logk,當(dāng)k和n的數(shù)量級(jí)差距很大的時(shí)候,這種方式是很有效的方法。

6 references

[1]https://en.wikipedia.org/wiki/Heap_(data_structure))

[2]https://en.wikipedia.org/wiki/Heapsort

[3]https://en.wikipedia.org/wiki/Priority_queue

[4]https://www.cnblogs.com/swiftma/p/6006395.html

[5] Thomas H.Cormen, Charles E.Leiserson, Ronald L.Rivest, Clifford Stein.算法導(dǎo)論[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2015:245-249

[6] Jon Bentley.編程珠璣[M].北京:人民郵電出版社,2015:161-174

●本文編號(hào)591,以后想閱讀這篇文章直接輸入591即可

●輸入m獲取文章目錄

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點(diǎn)僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請(qǐng)聯(lián)系本站處理。 舉報(bào)投訴

原文標(biāo)題:堆和堆的應(yīng)用:堆排序和優(yōu)先隊(duì)列

文章出處:【微信號(hào):TheAlgorithm,微信公眾號(hào):算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

收藏 人收藏

    評(píng)論

    相關(guān)推薦

    整流,什么是整流

    整流,什么是整流的檢測 1. 全橋的檢測 大多數(shù)的整流全橋上,均標(biāo)注有“+”、“-”、“~”符號(hào)(其中“+”為整流后輸出電壓
    發(fā)表于 02-27 10:46 ?2116次閱讀

    常用橋及半橋電路結(jié)構(gòu)分析

    及半橋都是整流二極管的組合器件,這一點(diǎn)可以從它們的結(jié)構(gòu)中看出。在許多電源電路中使用橋或半橋構(gòu)成整流電路。
    發(fā)表于 08-26 10:34 ?8486次閱讀
    常用橋<b class='flag-5'>堆</b>及半橋<b class='flag-5'>堆</b>電路結(jié)構(gòu)分析

    明確區(qū)分與棧,和棧究竟有什么區(qū)別?

    這條短短的一句話就包含了與棧,看到new,我們首先就應(yīng)該想到,我們分配了一塊內(nèi)存,那么指針p呢?他分配的是一塊棧內(nèi)存,所以這句話的意思就是:在棧內(nèi)存中存放了一個(gè)指向一塊內(nèi)存的指針p。在程序會(huì)先
    的頭像 發(fā)表于 04-09 09:45 ?4385次閱讀
    明確區(qū)分<b class='flag-5'>堆</b>與棧,<b class='flag-5'>堆</b>和棧究竟有什么區(qū)別?

    一文看懂和棧的區(qū)別和聯(lián)系

    本文開始介紹了和棧的要點(diǎn)以及對(duì)和棧的對(duì)比進(jìn)行了分析,其次闡述了和棧的聯(lián)系,最后介紹了與棧的主要區(qū)別。
    的頭像 發(fā)表于 04-11 09:50 ?4.2w次閱讀
    一文看懂<b class='flag-5'>堆</b>和棧的區(qū)別和聯(lián)系

    什么是優(yōu)先隊(duì)列?漫畫形式帶你詳細(xì)了解優(yōu)先隊(duì)列

    這一次,我們來講一講二叉的另外一個(gè)應(yīng)用:優(yōu)先隊(duì)列
    的頭像 發(fā)表于 10-03 20:10 ?8030次閱讀

    JAVA的和棧介紹和內(nèi)存機(jī)制中和棧的區(qū)別及變量在內(nèi)存中的分配

    斷點(diǎn)和現(xiàn)場。要點(diǎn):,隊(duì)列優(yōu)先,先進(jìn)先出(FIFO—first in first out)。棧,先進(jìn)后出(FILO—First-In/Last-Out)。
    發(fā)表于 05-09 18:15 ?2次下載
    JAVA的<b class='flag-5'>堆</b>和棧介紹和內(nèi)存機(jī)制中<b class='flag-5'>堆</b>和棧的區(qū)別及變量在內(nèi)存中的分配

    什么是,在整個(gè)Java集合框架中的作用

    其實(shí)就是一種特殊的隊(duì)列優(yōu)先隊(duì)列。 普通的隊(duì)列游戲規(guī)則很簡單:就是先進(jìn)先出;但這種優(yōu)先
    的頭像 發(fā)表于 10-16 11:26 ?2305次閱讀

    什么是內(nèi)存?內(nèi)存是如何分配的?

    在一般的編譯系統(tǒng)中,內(nèi)存的分配方向和棧內(nèi)存是相反的。當(dāng)棧內(nèi)存從高地址向低地址增長的時(shí)候,內(nèi)存從低地址向高地址分配。
    的頭像 發(fā)表于 07-05 17:58 ?9895次閱讀

    C語言排序堆排序的技巧

    調(diào)整,使得子節(jié)點(diǎn)永遠(yuǎn)小于父節(jié)點(diǎn) 創(chuàng)建最大堆(Build Max Heap):將中的所有數(shù)據(jù)重新排序 堆排序(HeapSort):移除位在第一個(gè)數(shù)據(jù)的根節(jié)點(diǎn),并做最大堆調(diào)整的遞歸運(yùn)算。 C代碼實(shí)現(xiàn) 代碼看起來比較抽象,將代碼運(yùn)行
    的頭像 發(fā)表于 07-29 15:29 ?1215次閱讀
    C語言<b class='flag-5'>排序</b>中<b class='flag-5'>堆排序</b>的技巧

    stm32 freetos空間和啟動(dòng)文件空間

    最近在做公司的一個(gè)項(xiàng)目,遇到空間不足導(dǎo)致單片機(jī)卡死的問題。板子是stm32f407ve,ram192K,用的freetos+json+mqtt。1.第一次修改分布 startup.s 空間默認(rèn)
    發(fā)表于 12-27 18:44 ?9次下載
    stm32 freetos<b class='flag-5'>堆</b>空間和啟動(dòng)文件<b class='flag-5'>堆</b>空間

    難度系數(shù)最高之堆排序簡介

    今天來看一個(gè)比較復(fù)雜的排序堆排序,先搞清楚原理,再寫代碼。
    的頭像 發(fā)表于 02-25 09:29 ?536次閱讀

    大功率充電技術(shù)

    近期綠能慧充提到其產(chǎn)品優(yōu)勢為大功率充電的環(huán)形功率分配技術(shù),技術(shù)門檻較高。我們認(rèn)為大功率充電是未來大型充電站的優(yōu)先選擇,也是行業(yè)的重要發(fā)展方向
    的頭像 發(fā)表于 07-26 09:50 ?1029次閱讀
    大功率充電<b class='flag-5'>堆</b>技術(shù)

    的作用是什么?橋整流后電壓是多少?

    的作用及工作原理解讀 橋的作用是什么?橋整流后電壓是多少?? 橋是一種常用的電路,廣泛應(yīng)用于電力電子系統(tǒng)中。橋是一種全波整流電路
    的頭像 發(fā)表于 08-24 15:17 ?7261次閱讀

    的實(shí)現(xiàn)思路

    要么等于或者大于(小于)子節(jié)點(diǎn)的值。 1.1 的分類 一般分為兩類: 大堆和小堆 。 大堆中,父節(jié)點(diǎn)的值大于或等于子節(jié)點(diǎn)的值, 小堆中,父節(jié)點(diǎn)的值小于或等于子節(jié)點(diǎn)的值。 的主要應(yīng)用是在
    的頭像 發(fā)表于 11-24 16:02 ?380次閱讀
    <b class='flag-5'>堆</b>的實(shí)現(xiàn)思路

    如何使用SystemView的監(jiān)控功能

    SystemView能夠監(jiān)視應(yīng)用程序如何使用動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)。這意味著,如果應(yīng)用程序中使用了C或C++、自定義或RTOS提供的內(nèi)存池對(duì)象,我們可以跟蹤這些對(duì)象的使用情況。SystemView可以在一個(gè)
    的頭像 發(fā)表于 08-09 18:07 ?681次閱讀
    如何使用SystemView的<b class='flag-5'>堆</b>監(jiān)控功能