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请你说一下堆排序的思想?以及怎么初始建堆?是否稳定?

杨凌
2023-03-14
本文向大家介绍请你说一下堆排序的思想?以及怎么初始建堆?是否稳定?相关面试题,主要包含被问及请你说一下堆排序的思想?以及怎么初始建堆?是否稳定?时的应答技巧和注意事项,需要的朋友参考一下

参考回答:

堆排序是利用堆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),它是不稳定的排序。

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:

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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

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该数组从逻辑上讲就是一个堆结构,用简单的公式来描述一下堆的定义就是:

大顶堆:arr[i] >= arr[2i+1] && arr[i] >= arr[2i+2]

小顶堆:arr[i] <= arr[2i+1] && arr[i] <= arr[2i+2]

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)。

假设给定无序序列结构如下

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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。

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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。

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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。

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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

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b.重新调整结构,使其继续满足堆定义

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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

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