C语言实现大顶堆的示例代码
作者：MT_125
最大堆，又称大根堆（大顶堆）是指根结点（亦称为堆顶）的关键字是堆里所有结点关键字中最大者，属于二叉堆的两种形式之一。本文将用C语言实现大顶堆，感兴趣的可以了解一下
堆的实现
1.堆结构
逻辑结构上类似于 一棵 “树”
2.堆的种类
大顶堆结构： 一种特殊的树：其每个子节点均比母节点要小
小顶堆结构： 同理：其每个子节点均比母节点要大
结构图示：
3.大顶堆代码实现
这里实现堆 用循序表的方式
①初始化：
typedef int Heaptype;
typedef struct Heap
{
Heaptype* head;
int size; //记录堆总容量
int capacity; //记录当前数据总个数
}Heap;
//堆的初始化
void Heap_Init(Heap* pphead)
{
assert(pphead);
pphead->head = NULL;
pphead->size = 0;
pphead->capacity = 0;
}
②插入数据：
实现细节：数据在插入的同时，要进行数据结构的调整，使树顶始终保持最大数
如果新插入节点比母节点大的话，要进行交换 ，因此将这个调整结构的环节独立出来
即：“向上调整”。
向上调整：因为插入数据时：新数据默认储存在顺序表尾，因此其逻辑上是在堆的底部，
所以，当新数据比母节点大时，它将与逻辑上处于其上方的母节点交换，称为
向上调整。
注：向上调整有时不止调整一次 ，还有可能调整多次，直到每个节点都在其相应位置 。
流程图解：
大顶堆插入流程
细节点：因为数据是以顺序表的方式储存，所以子节点的下标与母节点的下标符合
公式：parent = (child - 1)/2 ；(按照此公式带入计算就理解了)
//向上调整
void adjust_up(Heap* pphead)
{
int child = pphead->capacity;
int parent = (child - 1) / 2;
for (; pphead->head[parent] < pphead->head[child];)//判断是否符合大顶堆
{
swap(&(pphead->head[parent]),&(pphead->head[child]));//进行交换
child = parent;
parent = (child - 1) / 2;
}
}
//插入数据
void Heap_push(Heap* pphead, Heaptype data)
{
assert(pphead);
//判断是否满容量并扩容
Heap_realloc(pphead);
pphead->head[pphead->capacity] = data;
//向上调整
adjust_up(pphead);
pphead->capacity++;
}
③删除数据：为了避免因为直接删除头部数据导致整个堆的结构打乱，
这里先将头部数据与尾数据交换，然后将尾部数据删除，接着使用“向下调整”，即：将换上来的顶部数据向下与其子节点比较调整，直至符合大顶堆结构为止。
注：1.大顶堆向下调整时，母节点要与两个子节点中较大的一个交换 ，因此要比较一下。
2.这里下标的计算公式为：左孩子：child = (parent * 2) + 1
右孩子：child = (parent * 2) + 2
3.计算孩子下标时要避免越界，避免将母节点与不属于堆中的数据比较。
//删除数据
void Heap_pop(Heap* pphead)
{
assert(pphead);
assert(pphead->capacity > 0); //防止堆为空
//将顶部数据与尾部数据交换
swap(&(pphead->head[0]),&( pphead->head[pphead->capacity-1]));
pphead->capacity--;
//向下调整
adjust_down(pphead,0);
}
//向下调整
void Adjust_down(int* a, int size, int parent)
{
assert(a);
for (int child = parent * 2 + 1; child <= size; child = parent * 2 + 1)
{
//默认用左孩纸与母节点比较，如果右孩纸比左孩纸大且不越界则交换
if (a[child] > a[child + 1] && child + 1 <= size)
child = child + 1;
//比较孩纸和母节点
if (a[child] < a[parent])
{
int temp = a[child];
a[child] = a[parent];
a[parent] = temp;
}
//向下继续比较
parent = child;
}
}
④扩容 || 判空 || 取顶数据 || 销毁堆
//判断是否扩容
void Heap_realloc(Heap* pphead)
{
assert(pphead);
if (pphead->size == pphead->capacity)
{
Heaptype Newsize = (pphead->size == 0) ? 4 : (pphead->size * 2);
Heaptype* Newhead = (Heaptype*)realloc(pphead->head,sizeof(Heaptype) * Newsize);
if (Newhead == NULL)
{
perror("realloc");
exit(-1);
}
pphead->head = Newhead;
pphead->size = Newsize;
}
}
//判断堆是否为空
bool Heap_Empty(Heap* pphead)
{
if (pphead->capacity)
return false;
return true;
}
//取对顶数据
Heaptype Heap_top(Heap* pphead)
{
return pphead->head[0];
}
//销毁堆
void Heap_Destory(Heap* pphead)
{
assert(pphead);
free(pphead->head);
pphead->head = NULL;
pphead->size = 0;
pphead->capacity = 0;
}以上就是C语言实现大顶堆的示例代码的详细内容，更多关于C语言大顶堆的资料请关注脚本之家其它相关文章！