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STL系列之三 heap 堆

2013年07月25日 ⁄ 综合 ⁄ 共 1750字 ⁄ 字号 评论关闭

二叉堆的定义

二叉堆是完全二叉树或者是近似完全二叉树。

二叉堆满足二个特性:

1.父结点的键值总是大于或等于(小于或等于)任何一个子节点的键值。

2.每个结点的左子树和右子树都是一个二叉堆(都是最大堆或最小堆)。

当父结点的键值总是大于或等于任何一个子节点的键值时为最大堆。当父结点的键值总是小于或等于任何一个子节点的键值时为最小堆。下图展示一个最小堆:

由于其它几种堆(二项式堆,斐波纳契堆等)用的较少,一般将二叉堆就简称为堆。

堆的存储

一般都用数组来表示堆,i结点的父结点下标就为(i – 1) / 2。它的左右子结点下标分别为2 * i + 1和2 * i + 2。如第0个结点左右子结点下标分别为1和2。

下面再介绍STL中与堆相关的4个函数——建立堆make_heap(),在堆中添加数据push_heap(),在堆中删除数据pop_heap()和堆排序sort_heap():

头文件 #include <algorithm>

下面的_First与_Last为可以随机访问的迭代器(指针),_Comp为比较函数(仿函数),其规则——如果函数的第一个参数小于第二个参数应返回true,否则返回false。

建立堆

make_heap(_First, _Last, _Comp)

默认是建立最大堆的。对int类型,可以在第三个参数传入greater<int>()得到最小堆。

 

在堆中添加数据

push_heap (_First, _Last)

要先在容器中加入数据,再调用push_heap ()

 

在堆中删除数据

pop_heap(_First, _Last)

要先调用pop_heap()再在容器中删除数据

 

堆排序

sort_heap(_First, _Last)

排序之后就不再是一个合法的heap了


下面给出STL中heap相关函数的使用范例:

  1. //by MoreWindows( http://blog.csdn.net/MoreWindows )  
  2. #include <cstdio>  
  3. #include <vector>  
  4. #include <algorithm>  
  5. #include <functional>  
  6. using namespace std;  
  7. void PrintfVectorInt(vector<int> &vet)  
  8. {  
  9.     for (vector<int>::iterator pos = vet.begin(); pos != vet.end(); pos++)  
  10.         printf("%d ", *pos);  
  11.     putchar('\n');  
  12. }  
  13. int main()  
  14. {  
  15.     const int MAXN = 20;  
  16.     int a[MAXN];  
  17.     int i;  
  18.     for (i = 0; i < MAXN; ++i)  
  19.         a[i] = rand() % (MAXN * 2);  
  20.   
  21.     //动态申请vector 并对vector建堆  
  22.     vector<int> *pvet = new vector<int>(40);  
  23.     pvet->assign(a, a + MAXN);  
  24.   
  25.     //建堆  
  26.     make_heap(pvet->begin(), pvet->end());  
  27.     PrintfVectorInt(*pvet);  
  28.   
  29.     //加入新数据 先在容器中加入,再调用push_heap()  
  30.     pvet->push_back(25);  
  31.     push_heap(pvet->begin(), pvet->end());  
  32.     PrintfVectorInt(*pvet);  
  33.   
  34.     //删除数据  要先调用pop_heap(),再在容器中删除  
  35.     pop_heap(pvet->begin(), pvet->end());  
  36.     pvet->pop_back();  
  37.     pop_heap(pvet->begin(), pvet->end());  
  38.     pvet->pop_back();  
  39.     PrintfVectorInt(*pvet);  
  40.   

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