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  • 堆的python实现

    堆就是用数组实现的二叉树,所以不使用父指针和子指针。堆分为两种:最大堆和最小堆。

    最大堆:父结点的值比每一个子节点的值都要大

    最小堆:父结点的值比每一个子节点的值都要小

    '''
     堆的常用用法:
     1.构建优先队列
     2.支持堆排序
     3.快速找出最大值或最小值
    '''
    import math
    
    class Heap:
        def __init__(self, A):
            self.A = A
        
        # 维护最大堆的属性
        def MaxHeapify(self, i):
            # 考虑到python列表元素索引以0开始, 每个元素的左子元素的索引为2i+1,右子元素的索引为2i+2
            left_child = 2 * i + 1
            right_child = left_child + 1
            if left_child < len(self.A) and self.A[left_child] > self.A[i]:
                largest = left_child
            else:
                largest = i
            if right_child < len(self.A) and self.A[right_child] > self.A[largest]:
                largest = right_child
            if largest != i:
                temp = self.A[i]
                self.A[i] = self.A[largest]
                self.A[largest] = temp
                self.MaxHeapify(largest)
    
        # 创建最大堆
        def BuildMaxHeap(self):
            for i in range(math.floor((len(self.A) / 2)), -1, -1):
                self.MaxHeapify(i)
    
        # 维护最小堆的属性
        def MinHeapify(self, i):
            # 考虑到python列表元素索引以0开始, 每个元素的左子元素的索引为2i+1,右子元素的索引为2i+2
            left_child = 2 * i + 1
            right_child = left_child + 1
            if left_child < len(self.A) and self.A[left_child] < self.A[i]:
                least = left_child
            else:
                least = i
            if right_child < len(self.A) and self.A[right_child] < self.A[least]:
                least = right_child
            if least != i:
                temp = self.A[i]
                self.A[i] = self.A[least]
                self.A[least] = temp
                self.MinHeapify(least)
    
        # 创建最小堆
        def BuildMinHeap(self):
            for i in range(math.floor((len(self.A) / 2)), -1, -1):
                self.MinHeapify(i)
    
        # 最大堆移除最大值
        def remove_max(self):
            self.BuildMaxHeap()
            pop_value = self.A.pop(0)
            self.BuildMaxHeap()
            return pop_value
    
        # 插入值
        def heap_insert(self, insert_value):
            self.A.append(insert_value)
            self.BuildMaxHeap()
    
        # 替换指定索引的值
        def heap_replace(self, replace_index, replace_value):
            self.A[replace_index] = replace_value
            self.BuildMaxHeap()
    
        # 删除指定索引元素
        def remove_at_index(self, remove_index):
            self.A.pop(remove_index)
            self.BuildMaxHeap()
    
        # 堆排序算法
        def heap_sort(self):
            self.BuildMaxHeap()
            sorted_array = []
            for i in range(len(self.A)-1, -1, -1):
                sorted_array.append(self.remove_max())
            return sorted_array
    
    if __name__ == '__main__':
        # A2 = [6, 4, 9, 4, 3, 7, 1, 6]
        # heap_min = Heap(A2)
        # 创建最小堆
        # heap_min.BuildMinHeap()
        # print(heap_min.A)
    
        A = [6, 4, 9, 3, 7, 1, 5, 6, 8]
        heap_max = Heap(A)
    
        # 创建最大堆
        heap_max.BuildMaxHeap()
        print(heap_max.A)
    
        # 移除最大堆最大值
        # res = heap_max.remove_max()
        # print(res)
        # print(heap_max.A)
    
        # 堆排序
        # sort_res = heap_max.heap_sort()
        # print(sort_res)
        
        # 插入
        # heap_max.heap_insert(12)
        # print(heap_max.A)
    
        # 替换(已经堆排序再替换)
        # heap_max.heap_replace(3, 15)
        # print(heap_max.A)
    
        # 删除
        heap_max.remove_at_index(1)
        print(heap_max.A)
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/glz666/p/13837033.html
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