//
// heap.cpp
// 笔记
//
// Created by fam on 15/3/15.
//
//
//---------------------------15/03/15----------------------------
//heap
{
/*
heap概述:
heap并不是stl的容器,只是priority queue(优先队列)的助手
它允许用户以任意顺序插入容器，但是取出是,总是取出优先级最高的元素
heap用的是很常见的堆结构，用数组来表示，采用堆排序的方法排序，时刻保持堆的特性
*/
//push_heap
template <class RandomAccessIterator>
inline void push_heap(RandomAccessIterator first,
RandomAccessIterator last)
{
__push_heap_aux(first,last, distance_type(first),
value_type(first));
}
template <class RandomAccessIterator, class Distance, class T>
inline void __push_heap_aux(RandomAccessIterator first,
RandomAccessIterator last, Distance*,T*)
{
__push_heap(first,Distance((last - first) - 1), Distance(0),
T(*(last - 1)));
}
template <class RandomAccessIterator, class Distance, class T>
void __push_heap(RandomAccessIterator first, Distance holeIndex,
Distance topIndex, T value)
{
//取最后一个元素的父节点,先减1的原因是第一个节点时0，
//而不是1开始算的
Distance parent = (holeIndex - 1) / 2;
//一直循环到当前节点等于根节点 或者 父节点的值大于等于添加的值
while (holeIndex > topIndex && *(first + parent) < value)
{
// 把父节点的值赋值给当前节点
*(first + holeIndex) = *(first + parent);
//当前节点变成父节点
holeIndex = parent;
//父节点变成父节点的父节点
parent = (holeIndex - 1) / 2;
}
//把值赋值给恰当的位置
*(first + holeIndex) = value;
}
//push功能总结:push就是从最后一个元素开始一直和父节点比较,如果要插入的值(最后一个元素的值)
//比较大就不断上移,直到达到堆的根
//pop_heap
template <class RandomAccessIterator>
inline void pop_heap(RandomAccessIterator first,
RandomAccessIterator last)
{
__pop_heap_aux(first,last,value_type(first));
}
template <class RandomAccessIterator, class T>
inline void __pop_heap_aux(RandomAccessIterator first,
RandomAccessIterator last, T*)
{
__pop_heap(first,last - 1,last - 1, T(*(last - 1))
distance_type(first));
}
template <class RandomAccessIterator, class T, class Distance>
inline void __pop_heap(RandomAccessIterator first,
RandomAccessIterator last,
RandomAccessIterator result,
T value, Distance*)
{
*result = *first;
__adjust_heap(first, Distance(0), Distance(last - first), value);
}
template <class RandomAccessIterator, class Distance, class T>
void __adjust_heap(RandomAccessIterator first, Distance holeIndex,
Distance len, T value)
{
//topIndex == 0 -->> topelem == first + 0
Distance topIndex = holeIndex;
//由于从0开始计算 所以右儿子为 2n + 2;
//secondChild 其实也是Index，不是真的值
Distance secondChild = 2 * holeIndex + 2;
//只要右儿子存在就一直循环
while (secondChild < len)
{
//如果有右儿子小于左儿子，secondChild就设置为左儿子
//目的是要让当前节点最后成为2个节点中最大的
if(*(first + secondChild) < *(first + (secondChild - 1)))
secondChild--;//为什么不是 --secondChild，这样效率更高
//把当前节点的值设置为secondChild的值
*(first + holeIndex) = *(first +secondChild);
//当前节点切换成secondChild节点
holeIndex = secondChild;
//设置secondChild为右儿子
secondChild = 2* (secondChild + 1);
}
//存在左儿子(如果有右儿子就会一直循环，最后只有两种情况,一是当前节点到达叶子节点
//一种情况是没有右儿子,但是有左儿子)
if(secondChild == len)
{
//把左儿子的值赋给当前节点
*(first + holeIndex) = *(first + (secondChild - 1));
//把当前节点切换成左儿子
holeIndex = secondChild -1;
}
//把当初标记的最后的一个节点插入堆中( T(*(last - 1) )
__push_heap(first, holeIndex, topIndex, value);
/*
总结:把根节点输出到result中 所以就要不断把儿子往上移来填充
填充到最后就会空缺一个节点(下面的往上移动总会有一个空缺的)
所以最后要把最后的一个元素插入到堆前面去,也就是最后空缺的是原先
最后面的位置,那就没影响了
如果空缺的已经是最后的元素了，那就是对已经排序好的堆做排序(最后的元素
已经比父节点大了，会马上排好.
*/
}
//sort
template<class RandomAccessIterator>
void sort_heap(RandomAccessIterator first,
RandomAccessIterator last)
{
while (last - first > 1)
{
pop_heap(first, last--);
}
}
//结束后就是已经排序好的序列,就不是堆了
//make_heap
template<class RandomAccessIterator>
inline void make_heap(RandomAccessIterator first,
RandomAccessIterator last)
{
__make_heap(first, last, value_type(first), distance_type(first));
}
template<class RandomAccessIterator, class T, class Distance>
void __make_heap(RandomAccessIterator first,
RandomAccessIterator last, T*,Distance*)
{
//判断边界情况,如果只有一个元素 直接返回
if(last - first < 2) return;
//len==元素个数
Distance len = last - first;
//parent == 最后一个元素的父节点
Distance parent = (len - 2) / 2;
while (true)
{
//一直循环,直到全部排序好,从最后的三角形(最后的元素,父节点,左儿子(如果有的话))
//开始,直到根节点,就调整完毕了
__adjust_heap(first, parent, len, T(*(first + parent)));
if(parent == 0) return ;
parent--;
}
}
}