Сортировка кучей с использованием динамического массива

Введение

В этом лабе вы научитесь реализовывать алгоритм сортировки кучей (Heap Sort) с использованием динамических массивов на C++. Алгоритм сортировки кучей - это алгоритм сортировки, основанный на сравнении, который работает путём разделения входных данных на отсортированную и неотсортированную области и итеративного уменьшения неотсортированной области путём извлечения наибольшего или наименьшего элемента и перемещения его в отсортированную область.

Создание динамического массива

Мы создадим новый файл с именем main.cpp в директории ~/project с использованием следующей команды:

touch ~/project/main.cpp

Сначала мы создадим динамический массив для хранения элементов. Мы будем использовать оператор new для динамического выделения памяти во время выполнения программы.

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

Функция преобразования в кучу

Далее мы создадим функцию heapify(), чтобы переупорядочить элементы в массиве. Цель функции heapify() - сохранить свойство кучи, что означает, что каждый узел больше или равен своим дочерним элементам.

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);
    }
}

Функция сортировки кучей

После реализации функции heapify() мы создадим функцию heapSort(), чтобы отсортировать массив по возрастанию.

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);
    }
}

Главная функция

Наконец, мы создадим функцию main(), чтобы прочитать элементы от пользователя и вывести отсортированный массив с использованием алгоритма сортировки кучей.

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;
}

Резюме

В этом практическом занятии вы узнали, как реализовать алгоритм сортировки кучей (Heap Sort) с использованием динамических массивов на C++. Также вы узнали о создании динамического массива, преобразовании массива в кучу и сортировке массива для вывода отсортированного массива по возрастанию. Следуйте инструкциям для запуска примера кода и практики реализации алгоритма сортировки кучей.