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C++实现小顶堆
2023-07-05 18:25:03 深夜i     --     --
C++ 小顶堆 实现

小顶堆是一种常见的数据结构,具有很多应用场景,比如在算法实现中进行排序和查找最小的元素等。C++作为一门面向对象的编程语言,提供了很多方便的数据结构和模板,可以很方便地实现小顶堆。

首先,我们需要定义一个小顶堆类,其中包含一个数组作为存储容器,以及一些操作方法,比如插入元素和获取堆顶元素等。下面是一个简单的定义:


class MinHeap {

public:

  MinHeap(int capacity);

  ~MinHeap();

  void insert(int val);

  int pop();

  int peek();

private:

  int* heap_;

  int size_;

  int capacity_;

  void sift_up(int index);

  void sift_down(int index);

};

在这个定义中,MinHeap类包含一个元素类型为int的数组heap_,用来存储堆中的元素。size_表示堆的当前大小,capacity_表示堆的容量大小。sift_up和sift_down两个私有方法分别用来实现堆操作中的上浮和下沉。

接下来是插入元素的代码实现:


void MinHeap::insert(int val) {

  if (size_ == capacity_)

    return;

  

  heap_[size_] = val;

  sift_up(size_);

  size_++;

}

在这个实现中,我们首先检查堆是否已满,如果已满则直接返回。然后将新元素添加到堆的末尾,接着进行上浮操作将堆中新元素调整到正确的位置。

下面是获取堆顶元素的代码实现:


int MinHeap::peek() {

  if (size_ == 0)

    return -1; // 堆为空

  

  return heap_[0];

}

在这个实现中,我们首先检查堆的大小是否为0,如果为0则说明堆为空,返回-1表示失败。否则,返回堆顶元素即可。

最后是删除堆顶元素的代码实现:


int MinHeap::pop() {

  if (size_ == 0)

    return -1; // 堆为空

  

  int ret = heap_[0];

  heap_[0] = heap_[size_ - 1];

  size_--;

  sift_down(0);

  return ret;

}

在这个实现中,我们首先检查堆的大小是否为0,如果为0则说明堆为空,返回-1表示失败。否则,将堆顶元素替换为最后一个元素,同时将堆大小减1。接着进行下沉操作将堆顶元素调整到正确的位置,最后返回原来的堆顶元素。

以上就是C++实现小顶堆的一个简单示例。在实际应用中,还可以基于这个实现进行扩展,新增更多的操作方法以及对其他元素类型的支持等。

  
  

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