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堆排序的方法

堆排序是一種利用堆這種數據結構所設計的一種排序算法,它是選擇排序的一種。堆排序的主要思想是:

首先,將待排序的序列構造成一個大頂堆。在堆中,每個節點的值都大於或等於其子節點的值,這樣的堆被稱為大頂堆。這樣,堆的根節點(即堆頂)就是序列中最大的元素。

然後,將堆頂元素(即序列中最大的元素)與最後一個元素交換,此時最大的元素就被放置到了序列的末尾。

接著,將除了已排序部分的其餘元素重新構造成一個大頂堆。這樣,新的根節點就是剩餘元素中最大的元素,將其與倒數第二個元素交換,第二大的元素就被放置到了序列的末尾。

重複上述過程,直到所有元素都排好序為止。

具體步驟如下:

最大堆調整(Max Heapify):將堆的末端子節點進行調整,使得子節點永遠小於父節點。

創建最大堆(Build Max Heap):將堆中的所有數據重新排序。

堆排序(HeapSort):移除位在第一個數據的根節點,並做最大堆調整的遞歸運算。

為了方便理解,可以將數組轉換成二叉樹的形式,從上至下按順序排列,然後從最後一個非葉子節點開始,依次比較父節點和子節點的值,如果子節點值大於父節點值,就需要交換。這樣不斷調整,直到整個序列構成一個大頂堆。

最後,將堆頂元素與末尾元素交換,然後重新調整堆,再將堆頂元素與末尾元素交換,得到第二大元素,如此反覆進行交換、重建,直到整個序列有序排列。