python實現堆排序的例項講解
阿新 • • 發佈:2020-02-22
堆排序
堆是一種完全二叉樹(是除了最後一層,其它每一層都被完全填充,保持所有節點都向左對齊),首先需要知道概念:最大堆問題,最大堆就是根節點比子節點值都大,並且所有根節點都滿足,那麼稱它為最大堆。反之最小堆。
當已有最大堆,如下圖,首先將7提出,然後將堆中最後一個元素放到頂點上,此時這個堆不滿足最大堆了,那麼我們要給它構建成最大堆,需要找到此時堆中對打元素然後交換,此時最大值為6,符合最大堆後,我們將6提取出來,然後將堆中最後一個元素放到堆的頂部...以此類推。最後提取的數值7,6,5,4,3,2,1
那麼在維護一個最大堆過程中,最多進行交換次數決定了此演算法複雜度,但交換次數與樹的高度有關:
h=log2(n+1)h=log2(n+1)
最大堆生成:根據最大堆特性(任意一個根節點都大於葉子節點)不滿足就調換。
程式碼實現:
from collections import deque def swap_param(L,i,j): # 堆頂與最後元素交換 L[i],L[j] = L[j],L[i] return L def heap_adjust(L,start,end): #構造成大根堆 temp = L[start] i = start j = 2 * i while j <= end: # 判斷左右子節點,取兩個子節點最大索引 if (j < end) and (L[j] < L[j + 1]): j += 1 # 判斷根節點與子節點比較,如果子節點大於根節點,子節點賦值給根節點 if temp < L[j]: L[i] = L[j] i = j j = 2 * i else: break # 再把 原來根節點值賦值給子節點上 L[i] = temp def heap_sort(L): L_length = len(L) - 1 first_sort_count = L_length // 2 for i in range(first_sort_count): heap_adjust(L,first_sort_count - i,L_length) for i in range(L_length - 1): L = swap_param(L,1,L_length - i) heap_adjust(L,L_length - i - 1) return [L[i] for i in range(1,len(L))] def main(): L = deque([50,16,30,10,60,90,80,70]) L.appendleft(0) print(heap_sort(L)) main()
基礎知識點擴充套件:
堆排序
堆
堆疊是計算機的兩種最基本的資料結構。堆的特點就是FIFO(first in first out)先進先出,這裡的話我覺得可以理解成樹的結構。堆在接收資料的時候先接收的資料會被先彈出。
堆排序節點訪問和操作定義
堆節點的訪問
在這裡我們借用wiki的定義來說明:
通常堆是通過一維陣列來實現的。在陣列起始位置為0的情況中
- 父節點i的左子節點在位置(2*i+1);
- 父節點i的右子節點在位置(2*i+2);
- 子節點i的父節點在位置floor((i-1)/2);
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