動的配列を用いたヒープソート

はじめに

この実験では、C++ で動的配列を使ってヒープソートアルゴリズムを実装する方法を学びます。ヒープソートは、比較に基づくソートアルゴリズムであり、入力をソート済みと未ソートの領域に分割し、未ソートの領域を最大または最小の要素を抽出してソート済みの領域に移動することで反復的に縮小します。

Skills Graph

動的配列の作成

次のコマンドを使って、~/project ディレクトリに新しいファイル main.cpp を作成します。

touch ~/project/main.cpp

まず、要素を格納するための動的配列を作成します。プログラムの実行時にメモリを動的に割り当てるために、new 演算子を使用します。

int* arr;
arr = new int[size];

ヒープ化関数

次に、配列内の要素を再配置するための heapify() 関数を作成します。heapify() 関数の目的は、ヒーププロパティを維持することです。これは、各ノードがその子ノードよりも大きいかまたは等しいことを意味します。

void heapify(int* arr, int n, int i) {
    int largest = i;
    int left = 2 * i + 1;
    int right = 2 * i + 2;

    if (left < n && arr[left] > arr[largest])
        largest = left;

    if (right < n && arr[right] > arr[largest])
        largest = right;

    if (largest!= i) {
        swap(arr[i], arr[largest]);
        heapify(arr, n, largest);
    }
}

ヒープソート関数

heapify() 関数を実装した後、配列を昇順にソートするための heapSort() 関数を作成します。

void heapSort(int* arr, int n) {
    for (int i = n / 2 - 1; i >= 0; i--)
        heapify(arr, n, i);

    for (int i = n - 1; i >= 0; i--) {
        swap(arr[0], arr[i]);
        heapify(arr, i, 0);
    }
}

メイン関数

最後に、ユーザーから要素を読み取り、ヒープソートアルゴリズムを使用してソート済みの配列を表示するための main() 関数を作成します。

int main() {
    int size;
    cout << "Enter the number of elements: ";
    cin >> size;

    int* arr;
    arr = new int[size];

    cout << "Enter the elements: ";
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        cin >> arr[i];
    }

    heapSort(arr, size);

    cout << "Sorted Array: ";
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        cout << arr[i] << " ";
    }
    cout << endl;

    delete[] arr;
    return 0;
}

まとめ

この実験では、C++ で動的配列を使用してヒープソートアルゴリズムを実装する方法を学びました。また、動的配列の作成、配列のヒープ化、および配列をソートして昇順にソート済みの配列を表示する方法についても学びました。サンプルコードを実行してヒープソートアルゴリズムの実装を練習するための指示に従ってください。