C# 算法之堆排序

[一鸟飞从过,万仗霓虹醒]
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堆排序(Heap Sort)

堆介绍

想要了解堆排序,就必须得先知道堆是什么:
堆通常是一个可以被看做一棵完全二叉树的数组对象。
(完全二叉树是指:1.每一个节点最多只有两个子节点(二叉树),2.只有上一层满了,才能有下一层,3.只能从从左到右依次排序)
堆有两种:
大顶堆:每个父节点都大于子节点(比如50大于45,40)
小顶堆:每个父节点都小于子节点(比如10小于20,15)

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堆排序逻辑

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简单来讲,堆排序的要点在于(以下特指从小到大排序):
1.构造大顶堆,即将最大数字上浮到最上面的根节点上
2.将最大值取出放置最后
3.调整堆至大顶堆(就是重复第一步)

代码

总代码

        public int[] HeapSort3(int[] array)
        {
            var heapSize = array.Length - 1;//获取数组 最大下标
            //构建大顶堆
            BuilderMaxHeap3(array, heapSize);
            //for循环
            for (int i = heapSize; i >= 0; i--)
            {
                //替换首位和最后一个
                swap(array, i, 0);
                //继续构建大顶堆
                BuilderMaxHeap3(array, i - 1);
            }
            return array;
        }

构建大顶堆

        private void builderMaxHeap(int[] array, int heapSize)
        {
            //获取最后一个非叶子节点
            int parser = (int)Math.Floor((double)((heapSize + 1) / 2 - 1));
            //for循环,从下往上依次构建
            for (int i = parser; i >= 0; i--)
            {
                //调整大顶堆
                MaxHeapify3(array, i, heapSize);
            }
        }

注:非叶子节点是指,有子节点的节点
关于最后一个非叶子节点的推论可以看:
十大排序算法----堆排序(最后一个非叶子节点的序号是n/2-1的推理)
此处是因为用的是索引,所以需要在"n/2-1"的基础上,n需要加一

调整堆(大数上浮)

        private void MaxHeapify(int[] array, int index, int heapSize)
        {
            var iMax = index;
            var iLeft = 2 * index + 1;//index节点的左子节点
            var iRight = 2 * (index + 1);//index节点的右子节点

            //如果左节点大于index节点,则大值为左节点
            if (iLeft <= heapSize && array[index] < array[iLeft])
            {
                iMax = iLeft;
            }
            //如果右节点大于index节点,则大值为右节点
            if (iRight <= heapSize && array[iMax] < array[iRight])
            {
                iMax = iRight;
            }
            //大值不为index节点,则交换,并重新调整
            if (iMax != index)
            {
                swap(array, iMax, index);
                MaxHeapify(array, iMax, heapSize);//因为已经变更了子节点,所以子节点也要重新调整
            }
        }

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