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最小堆示例和最大堆示例所示。
堆排序算法
2、最大堆和最小堆
(1)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最小堆。
(2)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,称为最大堆。
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、堆排序的基本思路如下:
(1)把待排序数组构造成一个最大堆
(2)取出树的根(最大(小)值, 实际算法的实现并不是真正的取出)
(3)将树中剩下的元素再构造成一个最大堆(这里的构造和第1步不一样,具体看实现部分)
(4)重复2,3操作,直到取完所有的元素
(5)把元素按取出的顺序排列,即得到一个有序数组(在代码实现里是通过交换操作"无形中"完成的)
在开始实现算法先看几个结论(证明略):
(1)完全二叉树A[0:n-1]中的任意节点,其下标为 ii, 那么其子节点的下标分别是为2i+12i+1 和 2(i+1)2(i+1)
(2)大小为n的完全二叉树A[0:n-1],叶子节点中下标最小的是⌊n2⌋⌊n2⌋, 非叶子节点中下标最大的是⌊n2⌋−1⌊n2⌋−1
(3)如果数组是一个最大堆,那么最大元素就是A[0]
(4)最大堆中任意节点的左右子树也是最大堆
4、实现示例











