三大排序--堆排序

本帖最后由 sunrise2 于 2014-7-23 23:33 编辑

堆排序
堆排序适合于数据量非常大的场合（百万数据）。
堆排序不需要大量的递归或者多维的暂存数组。
这对于数据量非常巨大的序列是合适的。
比如超过数百万条记录，因为快速排序，归并排序都使用递归来设计算法，
在数据量非常大的时候，可能会发生堆栈溢出错误。
堆排序会将所有的数据建成一个堆，最大的数据在堆顶，
然后将堆顶数据和序列的最后一个数据交换。
接下来再次重建堆，交换数据，依次下去，就可以排序所有的数据。

/// <summary>
/// 堆排序
/// </summary>
public class HeapSort : ISort
{
public int[] Sort(int[] array)
{
if (array != null)
{
HeapHanle(array, array.Length);//整理了堆结构
for (int i = array.Length - 1; i >= 0; i--)
{
Swap(ref array[0], ref array[i]);
if (i > 1)
{
HeapToDown(array, 0, i);
}
}
}
return array;
}
/// <summary>
/// 整理堆结构
/// </summary>
/// <param name="array"></param>
/// <param name="length"></param>
private static void HeapHanle(int[] array, int length)
{
for (int i = length / 2 - 1; i >= 0; i--)
{
HeapToDown(array, i, length);
}
}
/// <summary>
/// 从下往上处理
/// </summary>
/// <param name="array">数组</param>
/// <param name="i">给定的节点数组索引</param>
private static void HeapToUp(int[] array, int i)
{
int cur = array[i];
int preIndex = (i - 1) / 2;
while (i > 0 && preIndex >= 0 && cur < array[preIndex])
{
array[preIndex] = cur;
i = preIndex;
preIndex = (i - 1) / 2;
}
array[i] = cur;
}
/// <summary>
/// 从上往下处理
/// </summary>
/// <param name="array">数组</param>
/// <param name="i">给定的节点数组索引</param>
private static void HeapToDown(int[] array, int i, int length)
{
int cur = array[i];
int nextIndex = 2 * i + 1;//左孩子对应的数组索引
while (nextIndex < length)
{
if (nextIndex + 1 < length)
{
if (array[nextIndex] > array[nextIndex + 1])
{
nextIndex = nextIndex + 1;//右孩子
}
}
if (cur <= array[nextIndex])
{
break;
}
else//处理
{
array[i] = array[nextIndex];
i = nextIndex;
nextIndex = 2 * i + 1;
}
}
array[i] = cur;
}
public static void Swap(ref int int1, ref int int2)
{
int temp = int1;
int1 = int2;
int2 = temp;
}
}

复制代码

测试代码：

class Program
{
public static Random re = new Random();
static void Main(string[] args)
{
Stopwatch stw4 = new Stopwatch();
Stopwatch stw5 = new Stopwatch();
Stopwatch stw6 = new Stopwatch();
int[] intArray4 = GetArray(int.MaxValue / 100000);
int[] intArray5 = GetArray(int.MaxValue / 100000);
int[] intArray6 = GetArray(int.MaxValue / 100000);
ISort sort4 = new HeapSort();//堆排序
stw4.Start();
int[] result4 = sort4.Sort(intArray4);
stw4.Stop();
Console.WriteLine("输出排序的结果(堆排序)");
Console.WriteLine("程序共运行时间:" + stw4.Elapsed.ToString());
ISort sort5 = new MergeSort();//归并排序
stw5.Start();
int[] result5 = sort5.Sort(intArray5);
stw5.Stop();
Console.WriteLine("输出排序的结果(归并排序)");
Console.WriteLine("程序共运行时间:" + stw5.Elapsed.ToString());
ISort sort6 = new QuickSort();//快速排序
stw6.Start();
int[] result6 = sort6.Sort(intArray6);
stw6.Stop();
Console.WriteLine("输出排序的结果(快速排序)");
Console.WriteLine("程序共运行时间:" + stw6.Elapsed.ToString());
Console.ReadKey();
}
private static int[] GetArray(long _arrayLength)
{
long arrayLength = _arrayLength;
//初始化数组
int[] intArray = new int[arrayLength];
for (int i = 0; i < arrayLength; i++)
{
intArray[i] = re.Next();
}
return intArray;
}
}

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