C++ 实现堆（heap）

#include<iostream>
#include<cstdlib>
#include<cstring>
using namespace std;class minHeap{private:int *heap;       //存储数据和key值的数组，为了简单在这人只存储整数key值int capacity;    // 数组的的最大容量int size;        // 目前为止数组中有数据的项的数量int isLeaf(int pos){return (pos<size&&pos>=(size/2)-1);}int left(int pos){return pos*2+1;}int right(int pos){return pos*2+2;}int parent(int pos){return (pos-1)/2;}public://constructor : 通过形参maxSize 用new 给heap指针分配maxSize个内存minHeap(int maxSize){heap=new int[maxSize];capacity=maxSize; // 把容量初始化为maxSizesize=0;   // 刚开始包含数据（key值）为零}// destructor :   通过delete函数把自己分配的内存先清楚，再交给destructor 处理~minHeap(){  delete[] heap;} // clear      :  clear的目的是清楚内存中的数据而不是清楚内存，所以我们为了方便先删除内存再进行分配void clear(){delete [] heap; //   先删除内存size=0; // 数据数量初始化为零heap=new int[capacity];// capacity 是容量不动，并通过他再分配内存}//deleteFirst :  删除heap的第一个（根）元素  并返回其中内容int deleteFirst(){if(size==0)  // 如果heap为空 没有删除的项  退出函数并返回一个乱码（-9999999999）return -999999999; if(size==1){  //如果heap中只有一个元素（项） 那么size变零，退出函数并返回那个项的值size--;return heap[0];}int returnElement=heap[0]; //首先把删除项的key值赋给returnElement这个变量heap[0]=heap[--size];      //用最后一个元素进行覆盖第一个删除项的元素 并size要减少一个int pos=0; // 因为元素之间交换了数据 破坏了minHeap的基本属性，所以下面对minHeap重新整理 pos为除项的下标while(!isLeaf( pos)){  //当回复minHeap过程中，只要pos小标的项变成叶子是退出循环（或者不进入循环）int l=left(pos); int r=right(pos); // l 为pos项的左边孩子    r为pos项的右边孩子if(l<size&&heap[l]>heap[r])  //因为是minHeap所以pos项的元素要跟下面孩子的最小值比较所以 让l成为最小元素的坐标值l=r; //如果l的元素比r的元素小不会进入这个条件语句，反之会进入并将元素小的坐标r赋给l 使l成为最小元素坐标if(heap[pos]>heap[l]){ // 当前l是孩子中的最小元素坐标 ，所以pos（父）项的元素要跟l的元素比int temp=heap[pos]; //pos的元素如果大于l的元素不符合minHeap属性所以进行交换heap[pos]=heap[l];heap[l]=temp;}pos=l; //pos变成l继续循环直到pos是这个位置再没有孩子（叶子）}return returnElement; //返回当初的元素值}// 这个函数跟上面的类似，区别在于这里pos为形参可以是任何一个下表，上面只能是pos为0int deleteAny( int pos) {if(pos>=size)  //如果条件符合说明 给定的小标值大于size值 不符合处理 退出函数 返回乱码return -99999999;int returnNumber=heap[pos];heap[pos]=heap[--size];while(!isLeaf(pos)){int l=left(pos); int r=right(pos);if(l<size&&heap[l]>heap[r])l=r;if(heap[pos]>heap[l]){int temp=heap[pos];heap[pos]=heap[l];heap[l]=temp;}pos=l;}return returnNumber;}// insert a value(key) the heap void insert(int value){heap[size]=value; //  首先在size这个空位放入元素 int pos=size++;  // 讲插入元素的下标赋给pos ，并且size自增（因为加了一个元素size也要增多）while(pos!=0){   // 这层循环的目的是如果插入的元素小于上面那么一直循环到最顶端int p=parent(pos);if(heap[pos]>heap[p]) // 如果下面大于上面那么退出循环break;int temp=heap[pos]; //如果下面小于上面那么进行交换heap[pos]=heap[p]; //并且把p的值赋给pos，一直循环到最顶端heap[p]=temp;pos=p;}while(!isLeaf(pos)){  // 这个循环的意思是从pos的位置往下进行整理int l=left(pos); int r=right(pos);if(l<size&&heap[l]>heap[r])l=r;if(heap[pos]>heap[l]){int temp=heap[l];heap[l]=heap[pos];heap[pos]=temp;}pos=l;}}//decreaseKey 这个函数的目的是为了规定的位置的key值用value进行替换//  其实在这个实例中value也是key值，因为我们在heap中只存储key值 void decreaseKey(int pos,int value){if(pos>=size)  //不符合返回return ;heap[pos]=value;while(!isLeaf(pos)){int l=left(pos); int r=right(pos);if(l<size&&heap[l]>heap[r])l=r;if(heap[pos]>heap[l]){int temp=heap[pos];heap[pos]=heap[l];heap[l]=temp;}pos=l;}}
};
int main(int argc,char **argv){minHeap h(100);h.insert(10);h.insert(9);h.insert(11);h.insert(3);h.insert(12);h.insert(5);h.insert(100);h.decreaseKey(0,20);cout<<h.deleteFirst()<<endl;h.insert(1);h.deleteAny(0);cout<<h.deleteFirst()<<endl;return 0;
}//优化：#include<iostream>
#include<cstdlib>
#include<cstring>
using namespace std;
void swap(int *array,int a,int b){int temp=array[a];array[a]=array[b];array[b]=temp;
}class minHeap{private:int *heap;       //存储数据和key值的数组，为了简单在这人只存储整数key值int capacity;    // 数组的的最大容量int size;        // 目前为止数组中有数据的项的数量int isLeaf(int pos){return (pos<size&&pos>=(size/2)-1);}int left(int pos){return pos*2+1;}int right(int pos){return pos*2+2;}int parent(int pos){return (pos-1)/2;}void siftDown(int pos){while(!isLeaf(pos)){int l=left(pos); int r=right(pos);if(l<size&&heap[l]>heap[r])l=r;if(heap[pos]>heap[l])swap(heap,pos,l);pos=l;}}public://constructor :   通过形参maxSize 用new 给heap指针分配maxSize个内存minHeap(int maxSize){heap=new int[maxSize];capacity=maxSize; // 把容量初始化为maxSizesize=0;   // 刚开始包含数据（key值）为零}// destructor :   通过delete函数把自己分配的内存先清楚，再交给destructor 处理~minHeap(){  delete[] heap;} // clear      :  clear的目的是清楚内存中的数据而不是清楚内存，所以我们为了方便先删除内存再进行分配void clear(){delete [] heap; //   先删除内存size=0; // 数据数量初始化为零heap=new int[capacity];// capacity 是容量不动，并通过他再分配内存}//deleteFirst :  删除heap的第一个（根）元素  并返回其中内容int deleteFirst(){if(size==0)  // 如果heap为空 没有删除的项  退出函数并返回一个乱码（-9999999999）return -999999999; if(size==1){  //如果heap中只有一个元素（项） 那么size变零，退出函数并返回那个项的值size--;return heap[0];}int returnElement=heap[0]; //首先把删除项的key值赋给returnElement这个变量heap[0]=heap[--size];      //用最后一个元素进行覆盖第一个删除项的元素 并size要减少一个siftDown(0);return returnElement; //返回当初的元素值}// 这个函数跟上面的类似，区别在于这里pos为形参可以是任何一个下表，上面只能是pos为0int deleteAny( int pos) {if(pos>=size)  //如果条件符合说明 给定的小标值大于size值 不符合处理 退出函数 返回乱码return -99999999;int returnNumber=heap[pos];heap[pos]=heap[--size];siftDown(pos);return returnNumber;}// insert a value(key) the heap void insert(int value){heap[size]=value; //  首先在size这个空位放入元素 int pos=size++;  // 讲插入元素的下标赋给pos ，并且size自增（因为加了一个元素size也要增多）while(pos!=0){   // 这层循环的目的是如果插入的元素小于上面那么一直循环到最顶端int p=parent(pos);if(heap[pos]>heap[p]) // 如果下面大于上面那么退出循环break;swap(heap,pos,p);pos=p;}siftDown(pos);}//decreaseKey 这个函数的目的是为了规定的位置的key值用value进行替换//  其实在这个实例中value也是key值，因为我们在heap中只存储key值 void decreaseKey(int pos,int value){if(pos>=size)  //不符合返回return ;heap[pos]=value;siftDown(pos);}
};
int main(int argc,char **argv){minHeap h(100);h.insert(10);h.insert(9);h.insert(11);h.insert(3);h.insert(12);h.insert(5);h.insert(100);h.decreaseKey(0,20);cout<<h.deleteFirst()<<endl;h.insert(1);h.deleteAny(0);cout<<h.deleteFirst()<<endl;return 0;
}

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