C语言实现二叉堆BuildHeap操作

优先队列（二叉堆）BuildHeap操作

$BuildHeap(H)$操作把$N$个关键字作为输入并把它们放入空堆中。显然，这可以使用$N$个相继的$Insert$操作来完成。由于每个$Insert$将花费$O(1)$平均时间以及$O(log N)$的最坏情形时间，因此该算法的总的运行时间则是$O(N)$的平均时间而不是$O(N log N)$最坏情形时间。
一般的算法是将$N$个关键字以任意顺序放入树中，保持 结构性 。此时，如果$PercolateDown(i)$从节点$i$下滤，那么执行下代码中的算法创建一颗具有堆序的树（$heap-ordered-tree$）。

二叉堆有两个性质：结构性质和堆序性质。

for(i = N / 2; i > 0; i--)
	PercolateDown(i);

定理

包含$2^{b+1}-1$个节点高为$b$的理想二叉树（perfect binary tree）（也叫完全二叉树）的节点的高度的和为$2^{b+1}-1-(b+1)$ 。

代码

PriorityQueue BuildHeap(ElementType *Elements, int N)
{
    int i;
    PriorityQueue H;
    H = Initialize(N);

    for (i = 1; i <= N; i++)
        H->Elements[i] = Elements[i - 1];
    H->Size = N;

    for (i = N / 2; i > 0; i--)
        PercolateDown(i, H);

    return H;
}

void PercolateDown(int i, PriorityQueue H)
{
    int MinSon, Min;
    ElementType Tmp;

    if (i <= H->Size / 2)
    {
        MinSon = i * 2 + 1 <= H->Size && H->Elements[i * 2] > H->Elements[i * 2 + 1] ? i * 2 + 1 : i * 2;
        Min = H->Elements[i] < H->Elements[MinSon] ? i : MinSon;
        Tmp = H->Elements[i];
        H->Elements[i] = H->Elements[MinSon];
        H->Elements[MinSon] = Tmp;
        PercolateDown(MinSon, H);
    }
}

另一种线性时间实现方法

把每个元素当作是单节点左式堆，把所有这些堆放到一个队列中。之后，让两个堆出队，合并它们，再将合并结果入队，直到队列中只有一个堆为止。

该算法在最坏情形下为$O(N)$。

此方法生成的堆更“左”。