堆排序--C++实现

1. 简介

堆排序利用的是堆序性，最小堆进行从大到小的排序。
先建初堆，保证堆序性。将堆顶元素与最后一个元素交换，
就将当前堆中的最大(小)的元素放到了最后后。堆大小递减，再重新调整堆选出第二大，重复上述过程。

2. 实现

2.1 建初堆

由于堆具有递归性，即以根节点的所有子树都是一个堆。

我们需要从下往上调整堆。即从完全二叉树的最大非叶子节点开始调整堆，直到根节点。

这样才能保证堆序性。

对于数组3,4,1,2,5 ，建初堆的过程。

• 代码

template<typename T>
void adj_heap(std::vector<T> &arr,std::size_t rt, std::size_t bd) {T v = arr[rt];std::size_t child;std::size_t i;for (i = rt; i < bd; i = child) {child = i * 2 + 1;if ( child + 1 < bd && arr[child + 1] < arr[child])++child;if (child >= bd || v <= arr[child] ) {break;}else{arr[i] = arr[child];}}arr[i] = v;
}template<typename T>
void make_orig_heap(std::vector<T> &arr, std::size_t sz) {for (std::size_t i = sz/2 - 1; i != -1; --i){adj_heap(arr, i, sz);}
}

2.2 堆排序

建立初始堆后，我们就确定了最小(大)的元素。

将该元素与最后位置交换，并将堆大小 - 1。

我们就又得到了一个未调整的堆。我们重复调整堆和交换元素的过程，直到最后堆大小为1。

所以，最小堆进行排序形成的序列是从大到小。
过程如图

• 代码

template<typename T>
void heap_sort(std::vector<T> &arr, std::size_t sz) {if ( 0 == sz)return ;make_orig_heap(arr, sz);for (std::size_t i = sz - 1; i > 0; --i) {T last = arr[i];arr[i] = arr[0];arr[0] = last;adj_heap(arr, 0, i);}}