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C语言数据结构---二叉树---堆的应用

news 来源：原创 2025/8/20 19:24:03

1.建堆（向上调整）

1.1大堆

#include<stdio.h>
void swap(int *p1,int *p2)
{int temp = *p1;*p1 = *p2;*p2 = temp;
}
void Ajustup(int *a,int child)//向上调整
{int parent = (child - 1) / 2;while (child > 0){if (a[child] > a[parent]){swap(&a[child], &a[parent]);child= parent;parent = (child - 1) / 2;}else{break;}}
}
int main()
{int a[8] = { 4, 2, 8, 1, 5, 6, 9, 7 };//建堆for (int i = 0;i < sizeof(a)/sizeof(int);i++){Ajustup(a, i);}for (int i = 0;i < sizeof(a) / sizeof(int);i++){printf("%d ", a[i]);}return 0;
}

打印结果为：9，7，8，5，2，4，6，1

1.2小堆

#include<stdio.h>
void swap(int* p1, int* p2)
{int temp = *p1;*p1 = *p2;*p2 = temp;
}
void Ajustup(int* a, int child)//向上调整
{int parent = (child - 1) / 2;while (child > 0){if (a[child] < a[parent]){swap(&a[child], &a[parent]);child = parent;parent = (child - 1) / 2;}else{break;}}
}
int main()
{int a[8] = { 4, 2, 8, 1, 5, 6, 9, 7 };//建堆for (int i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(int); i++){Ajustup(a, i);}for (int i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(int); i++){printf("%d ", a[i]);}return 0;
}

2.建堆（向下调整）

那我们向下调整建堆的话，应该怎么去建堆才能让整个树变成堆呢？

每次向下调整之前，左右子树必须是⼀个堆，才能调整；
只有从第一个非叶子节点(父亲结点)开始，因为第一个非叶子节点（父亲结点）的左右子树才是堆

2.1大堆

//从下往上建堆
#include<stdio.h>
void swap(int* p1, int* p2)
{int temp = *p1;*p1 = *p2;*p2 = temp;
}
void AjustDown(int* a, int parent, int n)//向下调整
{int child = 2 * parent + 1;while (child < n){if (child + 1 < n && a[child] < a[child + 1]){child++;}if (a[parent] < a[child]){swap(&a[child], &a[parent]);parent = child;child = 2 * parent + 1;}else{break;}}
}int main(){int a[11] = {4,2,8,1,5,6,9,7,2,7,9};int n = sizeof(a) / sizeof(int);//建堆for (int i =(n-2)/2; i >=0; i--){AjustDown(a, i, n);}for (int i = 0; i <n; i++){printf("%d ", a[i]);}return 0;}

打印结果：9 7 9 4 7 6 8 1 2 2 5

2.2小堆

//从下往上建堆
#include<stdio.h>
void swap(int* p1, int* p2)
{int temp = *p1;*p1 = *p2;*p2 = temp;
}
void AjustDown(int* a, int parent, int n)//向下调整
{int child = 2 * parent + 1;while (child < n){if (child + 1 < n && a[child] > a[child + 1]){child++;}if (a[parent] > a[child]){swap(&a[child], &a[parent]);parent = child;child = 2 * parent + 1;}else{break;}}
}int main(){int a[11] = {4,2,8,1,5,6,9,7,2,7,9};int n = sizeof(a) / sizeof(int);//建堆for (int i =(n-2)/2; i >=0; i--){AjustDown(a, i, n);}for (int i = 0; i <n; i++){printf("%d ", a[i]);}return 0;}

打印结果：1 2 6 2 5 8 9 7 4 7 9

3.排序

3.1降序，建小堆

下面图片是建好小堆后进行排序

#include<stdio.h>
//排降序，建小堆
void swap(int* p1, int* p2)
{int temp = *p1;*p1 = *p2;*p2 = temp;
}
void Ajustup(int* a, int child)//向上调整
{int parent = (child - 1) / 2;while (child > 0){if (a[child] < a[parent]){swap(&a[child], &a[parent]);child = parent;parent = (child - 1) / 2;}else{break;}}
}
void AjustDown(int* a, int parent, int n)//向下调整
{int child = 2 * parent + 1;while (child < n){if (child + 1 < n && a[child] > a[child + 1]){child++;}if (a[parent] >a[child]){swap(&a[child], &a[parent]);parent = child;child = 2 * parent + 1;}else{break;}}
}
int main()
{int a[8] = { 4, 2, 8, 1, 5, 6, 9, 7 };//建小堆for (int i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(int); i++){Ajustup(a, i);}// 1 2 6 4 5 8 9 7int end = sizeof(a) / sizeof(int) - 1;while (end > 0){//swap(&a[parent], &a[childswap(&a[0], &a[end]);AjustDown(a, 0, end);end--;}for (int i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(int); i++){printf("%d ", a[i]);}return 0;
}

总结：先建堆，在向下调整为降序

3.2升序，建大堆

#include<stdio.h>
//排升序，建大堆
// 交换两个元素
void swap(int* p1, int* p2)
{int temp = *p1;*p1 = *p2;*p2 = temp;
}// 向上调整函数，用于构建大堆
void Ajustup(int* a, int child)
{int parent = (child - 1) / 2;while (child > 0){// 如果子节点大于父节点，交换两者if (a[child] > a[parent]) {swap(&a[child], &a[parent]);child = parent;parent = (child - 1) / 2;}else{break;}}
}// 向下调整函数，用于保持大堆性质
void AjustDown(int* a, int parent, int n)
{int child = 2 * parent + 1; // 左子节点while (child < n){// 如果有右子节点，且右子节点更大，选择右子节点if (child + 1 < n && a[child] < a[child + 1]){child++;}// 如果父节点小于子节点，交换两者if (a[parent] < a[child]){swap(&a[parent], &a[child]);parent = child;child = 2 * parent + 1; // 更新子节点}else{break; // 堆的性质已满足}}
}int main()
{int a[8] = { 4, 2, 8, 1, 5, 6, 9, 7 };// 1. 构建大堆for (int i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(int); i++){Ajustup(a, i);}// 2. 堆排序（升序）int end = sizeof(a) / sizeof(int) - 1;while (end > 0){// 将堆顶（最大值）放到数组末尾swap(&a[0], &a[end]);// 调整剩余部分为大堆AjustDown(a, 0, end);end--;}// 3. 打印排序结果for (int i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(int); i++){printf("%d ", a[i]);}return 0;
}

3.3降序，建小堆（只用向下调整）

#include<stdio.h>
//排降序，建小堆
void swap(int* p1, int* p2)
{int temp = *p1;*p1 = *p2;*p2 = temp;
}
void AjustDown(int* a, int parent, int n)//向下调整
{int child = 2 * parent + 1;while (child < n){if (child + 1 < n && a[child] > a[child + 1]){child++;}if (a[parent] > a[child]){swap(&a[child], &a[parent]);parent = child;child = 2 * parent + 1;}else{break;}}
}
int main()
{int a[8] = { 4, 2, 8, 1, 5, 6, 9, 7 };int n = sizeof(a) / sizeof(int);//建小堆for (int i =(n-2)/2 ; i >=0; i--){AjustDown(a, i, n);}// 1 2 6 4 5 8 9 7int end = sizeof(a) / sizeof(int) - 1;while (end > 0){swap(&a[0], &a[end]);AjustDown(a, 0, end);end--;}for (int i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(int); i++){printf("%d ", a[i]);}return 0;
}

3.4升序，建大堆（只用向下调整）

#include<stdio.h>
//排升序，建大堆
void swap(int* p1, int* p2)
{int temp = *p1;*p1 = *p2;*p2 = temp;
}
void AjustDown(int* a, int parent, int n)//向下调整
{int child = 2 * parent + 1;while (child < n){if (child + 1 < n && a[child] <a[child + 1]){child++;}if (a[parent] < a[child]){swap(&a[child], &a[parent]);parent = child;child = 2 * parent + 1;}else{break;}}
}
int main()
{int a[8] = { 4, 2, 8, 1, 5, 6, 9, 7 };int n = sizeof(a) / sizeof(int);//建大堆for (int i =(n-2)/2 ; i >=0; i--){AjustDown(a, i, n);}// 1 2 6 4 5 8 9 7int end = sizeof(a) / sizeof(int) - 1;while (end > 0){//swap(&a[parent], &a[childswap(&a[0], &a[end]);AjustDown(a, 0, end);end--;}for (int i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(int); i++){printf("%d ", a[i]);}return 0;
}

4.TOP-K问题

TOP-K 问题：即求数据结合中前 K 个最大的元素或者最小的元素，一般情况下数据量都比较大 。这个可以用来干什么呢。

比如：专业前10名、世界500强、富豪榜、游戏中前100的活跃玩家等。

对于 Top-K 问题，能想到的最简单直接的方式就是排序，但是：如果数据量非常大，排序就不太可取了 ( 可能数据都不能一下子全部加载到内存中) 。最佳的方式就是用堆来解决，基本思路如下：

1. 用数据集合中前 K 个元素来建堆

前 k 个最大的元素，则建小堆

前 k 个最小的元素，则建大堆

2. 用剩余的 N-K个元素依次与堆顶元素来比较，不满足则替换堆顶元素

将剩余 N-K 个元素依次与堆顶元素比完之后，堆中剩余的 K 个元素就是所求的前 K 个最小或者最大的元素。

下面建一个文档里面存入数据，选出最大前K个数：

#include<stdio.h>
#include<time.h>
#include<stdlib.h>
void swap(int* p1, int* p2)
{int temp = *p1;*p1 = *p2;*p2 = temp;
}
void AjustDown(int a[], int parent, int n)//向下调整
{int child = 2 * parent + 1;while (child < n){if (child + 1 < n && a[child] >a[child + 1])//小堆{child++;}if (a[parent] > a[child]){swap(&a[child], &a[parent]);parent = child;child = 2 * parent + 1;}else{break;}}
}
void CreateNDate()
{// 造数据int n = 1000;srand(time(0));char* file = "fuck.txt";FILE* fin = fopen(file, "w");if (fin == NULL){perror("fopen error");return;}for (int i = 0; i < n; ++i){int x = rand();// % 100;fprintf(fin, "%d\n", x);}fclose(fin);
}
void PrintTopK(int k)
{int* a = (int*)malloc(sizeof(int)*k);if (a== NULL){perror("malloc error");return;}FILE* fin = fopen("fuck.txt", "r");if (fin == NULL){perror("fopen error");return;}for (int i = 0; i < k; ++i)//从文件读数据{fscanf(fin, "%d", &a[i]);}for (int i = (k - 2) / 2; i >= 0; i--)//小堆{AjustDown(a, i, k);}/*for (int i = k - 1; i > 0; i--){swap(&a[0], &a[i]);// 将堆顶元素与数组元素交换AjustDown(a, 0, i);//对数组第一个元素调整，向下调整交换后剩下的元素}for (int j = 0; j < k; j++)//直接排序{printf("%d ", a[j]);}printf("\n");*///访问文件下数据int num = 0;while (fscanf(fin, "%d", &num)!=EOF){if (a[0] < num){a[0] = num;AjustDown(a, 0, k);}}for (int i = k - 1; i > 0; i--){swap(&a[0], &a[i]);// 将堆顶元素与数组元素交换AjustDown(a, 0, i);//对数组第一个元素调整，向下调整交换后剩下的元素}for (int j = 0; j < k; j++){printf("%d ", a[j]);}printf("\n");fclose(fin);
}int main() 
{int k = 0;printf("输入K:");scanf("%d", &k);CreateNDate();PrintTopK(k);return 0;
}

C语言数据结构---二叉树---堆的应用

1.建堆（向上调整） 1.1大堆 #include<stdio.h> void swap(int *p1,int *p2) {int temp *p1;*p1 *p2;*p2 temp; } void Ajustup(int *a,int child)//向上调整 {int parent (child - 1) / 2;while (child > 0){if (a[child] > a[parent]…...

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编程日记 2025/8/17 18:20:19

Windows 图形显示驱动开发-WDDM 1.2功能—Windows 8 中的 DirectX 功能改进（四）

一、无覆盖和放弃在基于磁贴的延迟呈现 (TBDR) 体系结构上呈现内容： Direct3D 11.1 中的呈现目标现在可以使用一组新的资源 API 来支持放弃行为。开发人员必须了解此功能，并调用额外的 Discard () 方法，以在 TBDR 体系结构 (更高效地运行…...

编程日记 2025/8/19 21:22:09

如何分析服务器日志以追踪黑客攻击行为

分析服务器日志是追踪黑客攻击行为的关键手段。通过系统性地检查日志文件，可以发现异常访问模式、入侵痕迹和后门活动。以下是详细的日志分析方法： 一、重点日志文件定位 Web服务器日志 Nginx: /var/log/nginx/access.log（访问日志&#xff0…...

编程日记 2025/8/19 23:41:29

React 对state进行保留和重置

对 state 进行保留和重置各个组件的 state 是各自独立的。根据组件在 UI 树中的位置，React 可以跟踪哪些 state 属于哪个组件。你可以控制在重新渲染过程中何时对 state 进行保留和重置。开发环境：Reacttsantd 学习内容 React 何时选择保留或重置状态…...

编程日记 2025/8/17 18:20:27

EmbeddingBag介绍与案例

我们可以用一个具体的例子来说明 EmbeddingBagCollection 的核心作用和它如何处理用户特征。假设我们的用户特征包括 “item_id” 和 “cate_id” 两个字段，每个字段都有各自的离散取值，也就是一些整数 ID。为了让模型能处理这些离散数据，我们…...

编程日记 2025/8/19 5:20:54

css button 点击效果

<!DOCTYPE html> <html lang"zh-CN"><head><meta charset"UTF-8"><title>button点击效果</title><style>#container {display: flex;align-items: center;justify-content: center;}.pushable {position: relat…...

编程日记 2025/8/19 4:20:11

Missashe考研日记-day22

Missashe考研日记-day22 1 专业课408 学习时间：3h学习内容： 先把昨天关于进程调度的课后习题做了，然后花了挺长时间预习OS的最最最最重要的一部分——同步与互斥问题，这部分大二上课的时候就懵懵懂懂的，得认真再领悟…...

编程日记 2025/8/17 20:32:19

二十、FTP云盘

1、服务端 #include <stdio.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> #include <sys/types.h> /* See NOTES */ #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h>…...

编程日记 2025/8/20 16:21:21

SVM-RF回归预测matlab代码

数据为Excel股票预测数据。数据集划分为训练集、验证集、测试集,比例为8：1：1 模块化结构: 代码将整个流程模块化，使得代码更易于理解和维护。不同功能的代码块被组织成函数或者独立的模块，使得代码逻辑清晰，结构化程…...

编程日记 2025/8/18 22:31:24

Lombok @Builder 注解的进阶玩法：自定义 Getter/Setter 方法全攻略

大家好呀！👋 今天我们来聊聊 Java 开发中超级实用的 Lombok 库，特别是它的 Builder 注解。很多小伙伴都用过 Builder 来简化对象的创建，但你们知道吗？当我们需要自定义 getter/setter 方法时，Builder 也能玩…...

编程日记 2025/8/17 20:22:23

C++每日训练 Day 16：构建 GUI 响应式信号机制（面向初学者）

📘 本篇我们将结合之前的 SignalHub 与 Dispatcher 机制，构建一个适合 GUI 场景的响应式信号系统。以按钮点击为例，构建一个跨线程安全的事件响应系统，配合协程挂起/恢复，让 UI 编程也能更优雅易读。本篇以通俗方式讲解…...

编程日记 2025/8/20 18:04:22

HCIP（OSPF ）(2)

OSPF 公共报文头部版本（8bit）：目前常用版本为 2，用于标识 OSPF 协议版本。不同版本在功能特性和报文格式上可能存在差异，高版本通常会修复旧版本的漏洞、扩展功能，如支持更多类型的网络拓扑、增强安全性等…...

编程日记 2025/8/17 20:04:09

zynq7020 ubuntu_base 跟文件系统

整体流程制作 ubuntu_base 镜像运行 petalinux 构建的 ramdisk 系统用 ramdisk 系统把 ubuntu_base 镜像烧录到 emmc从 emmc 跟文件系统启动内核制作 ubuntu_base 镜像制作 ubuntu_base 镜像 sudo apt-get install qemu-user-static # 安装 q…...

编程日记 2025/8/17 7:16:16