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  • 使用C#实现数据结构堆

一、 堆的介绍:

  堆是用来排序的,通常是一个可以被看做一棵树的数组对象。堆满足已下特性:

  1. 堆中某个节点的值总是不大于或不小于其父节点的值

  任意节点的值小于(或大于)它的所有后裔,所以最小元(或最大元)在堆的根节点上(堆序性)。堆有大根堆和小根堆,将根节点最大的堆叫做最大堆或大根堆,根节点最小的堆叫做最小堆或小根堆。

  2. 堆总是一棵完全二叉树

  除了最底层,其他层的节点都被元素填满,且最底层尽可能地从左到右填入。 

  堆示意图:

  

  将堆元素从上往下从左到右放进数组对象中,子父节点索引满足关系:

  parentIndex = (index+1)/ 2 - 1;

  childLeftIndex = parentIndex * 2 + 1;

  childRightIndex = (parentIndex + 1) * 2;

  其中:index为任一节点索引;parentIndex该节点父索引;childLeftIndex该父节点下的子左节点;childRightIndex该父节点下的子右节点。

  创建堆的大概思路: 

  1. 向堆中添加元素:

  加到数组尾处,循环比对其父节点值(大根堆和小根堆比对策略不一样),比对结果的目标索引不是父节点索引则交换子父节点元素,继续向上比对其父父节点…;直至比对过程中目标索引为父节点索引或达到根节点结束,新堆创建完成。

  2. 向堆中取出元素:

  取出根节点元素,并将堆末尾元素插入根节点(为了保证堆的完全二叉树特性),从根部再循环向下比对父节点、子左节点、子右节点值,比对结果目标索引不为父节点交换目标索引和父节点的值,向下继续比对;直至比对过程中目标索引为父节点索引或达到堆尾部结束,新堆创建完成。

二、 代码实现:

  因为大根堆和小根堆只是比较策略不同,所以整合了两者,用的时候可以直接设置堆的类别;默认小根堆,默认比较器。实现代码如下:

 View Code

三、 使用测试: 

  建一个Person类用来测试,例子中Person比较规则是:先按年龄比较,年龄相同再按身高比较。具体比较大小是由选择堆的类别进行不同的排序规则:如Person类中小根堆先按年龄小者排序,年龄相同者按身高大者排序;而使用大根堆则相反。两种比较器写法,前者直接使用默认比较器;后者需要将比较器注入到堆中。

 View Code

  主函数调用:

 View Code

  输出结果:

  

  

  

  参考:

  https://blog.csdn.net/qq826364410/article/details/79770791

  https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.collections.generic.comparer-1?view=net-5.0

文章出处:https://www.cnblogs.com/jn-shao/p/14369451.html

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