堆排序原理及其js实现

匿名 (未验证) 提交于 2019-12-03 00:39:02

图文来源:https://www.cnblogs.com/chengxiao/p/6129630.html

堆排序是利用这种数据结构而设计的一种排序算法,堆排序是一种选择排序,它的最坏,最好,平均时间复杂度均为O(nlogn),它也是不稳定排序。首先简单了解下堆结构。堆排序是利用这种数据结构而设计的一种排序算法,堆排序是一种选择排序,它的最坏,最好,平均时间复杂度均为O(nlogn),它也是不稳定排序。首先简单了解下堆结构。

  堆是具有以下性质的完全二叉树:每个结点的值都大于或等于其左右孩子结点的值,称为大顶堆;或者每个结点的值都小于或等于其左右孩子结点的值,称为小顶堆。如下图:

同时,我们对堆中的结点按层进行编号,将这种逻辑结构映射到数组中就是下面这个样子

该数组从逻辑上讲就是一个堆结构,我们用简单的公式来描述一下堆的定义就是:

接下来,我们来看看堆排序的基本思想及基本步骤:

堆排序基本思想及步骤

堆排序的基本思想是:将待排序序列构造成一个大顶堆,此时,整个序列的最大值就是堆顶的根节点。将其与末尾元素进行交换,此时末尾就为最大值。然后将剩余n-1个元素重新构造成一个堆,这样会得到n个元素的次小值。如此反复执行,便能得到一个有序序列了

步骤一 构造初始堆。将给定无序序列构造成一个大顶堆(一般升序采用大顶堆,降序采用小顶堆)。

  a.假设给定无序序列结构如下

2.此时我们从最后一个非叶子结点开始(叶结点自然不用调整,第一个非叶子结点 arr.length/2-1=5/2-1=1,也就是下面的6结点),从左至右,从下至上进行调整。

3.

找到第二个非叶节点4,由于[4,9,8]中9元素最大,4和9交换。

这时,交换导致了子根[4,5,6]结构混乱,继续调整,[4,5,6]中6最大,交换4和6。

此时,我们就将一个无需序列构造成了一个大顶堆。

步骤二 将堆顶元素与末尾元素进行交换,使末尾元素最大。然后继续调整堆,再将堆顶元素与末尾元素交换,得到第二大元素。如此反复进行交换、重建、交换。

a.将堆顶元素9和末尾元素4进行交换

b.重新调整结构,使其继续满足堆定义

c.再将堆顶元素8与末尾元素5进行交换,得到第二大元素8.

后续过程,继续进行调整,交换,如此反复进行,最终使得整个序列有序

再简单总结下堆排序的基本思路:

  a.将无需序列构建成一个堆,根据升序降序需求选择大顶堆或小顶堆;

  b.将堆顶元素与末尾元素交换,将最大元素"沉"到数组末端;

  c.重新调整结构,使其满足堆定义,然后继续交换堆顶元素与当前末尾元素,反复执行调整+交换步骤,直到整个序列有序。

算法稳定性

堆排序是一种不稳定的排序方法。

因为在堆的调整过程中,关键字进行比较和交换所走的是该结点到叶子结点的一条路径,

js代码实现堆排序

let dat=[5, 8, 10, 3, 2, 18, 17, 9];         //生成大顶堆         function adjustHeap(arr,i,len){             //将当前值保存             var temp=arr[i];             //从i结点的左子结点开始,也就是2i+1处开始             for(var j=2*i+1;j<len;j=2*j+1){             //如果左子结点小于右子结点,j指向右子结点              if((j+1<len)&&arr[j]<arr[j+1]){                 j++;             }                 //如果子节点大于父节点,将子节点值赋给父节点(不用进行交换)值和索引都赋值                 if(arr[j]>temp){                     arr[i]=arr[j];                     i=j;                 }else{                     break;                 }             }             arr[i]=temp;      //将temp值放到最终的位置          }          function heapSort(data) {         //构造大顶堆         //此时我们从最后一个非叶子结点开始,叶结点自然不用调整         ////从第一个非叶子结点从下至上,从右至左调整结构         for(var i=data.length/2-1;i>=0;i--){             adjustHeap(data,i,data.length);         }       // console.log(data);       //交换堆顶元素与末尾元素;不算最后一个元素,重新调整堆       for(var k=data.length-1;k>0;k--){         //将堆顶元素与末尾元素进行交换         [data[0],data[k]]=[data[k],data[0]];          // console.log(data);          //不算最后一个元素,重新对堆进行调整          adjustHeap(data,0,k);      }      return data;  }   var sortedData=heapSort(dat);  console.log(sortedData);

原文:https://www.cnblogs.com/sunmarvell/p/9255054.html

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