lintcode 刷題 (130.堆化)

 

注意:是用python寫的。

題目:

描述

給出一個整數數組,堆化操作就是把它變成一個最小堆數組。

對於堆數組A,A[0]是堆的根,並對於每個A[i],A [i * 2 + 1]是A[i]的左兒子並且A[i * 2 + 2]是A[i]的右兒子。

您在真實的面試中是否遇到過這個題?  是

題目糾錯

說明

什麼是堆?

  • 堆是一種數據結構,它通常有三種方法:push, pop 和 top。其中,“push”添加新的元素進入堆,“pop”刪除堆中最小/最大元素,“top”返回堆中最小/最大元素。

什麼是堆化?

  • 把一個無序整數數組變成一個堆數組。如果是最小堆,每個元素A[i],我們將得到A[i * 2 + 1] >= A[i]和A[i * 2 + 2] >= A[i]

如果有很多種堆化的結果?

  • 返回其中任何一個。

樣例

給出 [3,2,1,4,5],返回[1,2,3,4,5] 或者任何一個合法的堆數組

挑戰

O(n)的時間複雜度完成堆化

解法:

class Solution:
    """
    @param: A: Given an integer array
    @return: nothing
    """
    def heapify(self, A):
        # write your code here
        for i in range(int((len(A)-1)/2),-1,-1):
            while i < len(A):
                left,right = i*2+1,i*2+2
                min_pos = i
                if (left<len(A)) and (A[left]<A[min_pos]):
                    min_pos=left
                if (right<len(A)) and (A[right]<A[min_pos]):
                    min_pos=right
                if min_pos!=i:
                    A[i],A[min_pos]=A[min_pos],A[i]
                    i = min_pos
                else:
                    break

堆的基礎知識:

  • 堆的定義(from Wiki):堆的實現通過構造二叉堆(binary heap),實爲二叉樹的一種;由於其應用的普遍性,當不加限定時,均指該數據結構的這種實現。這種數據結構具有以下性質:
    ①任意節點小於(或大於)它的所有後裔,最小元或最大元)在堆的根上(堆序性)。
    ②堆總是一棵完全樹。即除了最底層,其他層的節點都被元素填滿,且最底層儘可能地從左到右填入。
  • 建堆的過程:

  • 建堆的複雜度分析:
    N個節點的堆高度最大爲h=logN,最下面一層非葉子節點最多調整1次,倒數第2層最多2次,…依此類推,根節點最多需要h次。
    ②最下面一層子節點共有2^(h-1)個,倒數第2層有2^(h-2)個,…依此類推,根節點有2^(h-h)個1個。
    ③所以總的時間複雜度爲1^(h-1) + 2*2^(h-2) + (h-1)*2 + h,得到結果爲N*2 –2 –log(N),所以時間複雜度O(n)。
  • 堆的應用

 

 


To be continue......

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