堆的C语言实现
在C++中,可以通过std::priority_queue来使用堆。
堆的C语言实现:
heap.c
/** @file heap.c
* @brief 堆,默认为小根堆,即堆顶为最小.
*/
#include <stdlib.h> /* for malloc() */
#include <string.h> /* for memcpy() */
typedef int heap_elem_t; // 元素的类型 /**
* @struct
* @brief 堆的结构体
*/
typedef struct heap_t
{
int size; /** 实际元素个数 */
int capacity; /** 容量,以元素为单位 */
heap_elem_t *elems; /** 堆的数组 */
int (*cmp)(const heap_elem_t*, const heap_elem_t*);
}heap_t; /** 元素的比较函数 */
/** 基本类型(如 int, long, float, double)的比较函数 */
int cmp_int(const int *x, const int *y)
{
const int sub = *x - *y;
if(sub > )
{
return ;
}
else if(sub < )
{
return -;
}
else
{
return ;
}
} /**
* @brief 堆的初始化.
* @param[out] h 堆对象的指针
* @param[out] capacity 初始容量
* @param[in] cmp cmp 比较函数,小于返回-1,等于返回 0
* 大于返回 1,反过来则是大根堆
* @return 成功返回 0,失败返回错误码
*/
int heap_init(heap_t *h, const int capacity, int (*cmp)(const heap_elem_t*, const heap_elem_t*))
{
h->size = ;
h->capacity = capacity;
h->elems = (heap_elem_t*)malloc(capacity * sizeof(heap_elem_t));
h->cmp = cmp;
return ;
} /**
* @brief 释放堆.
* @param[inout] h 堆对象的指针
* @return 成功返回 0,失败返回错误码
*/
int heap_uninit(heap_t *h)
{
h->size = ;
h->capacity = ;
free(h->elems);
h->elems = NULL;
h->cmp = NULL;
return ;
} /**
* @brief 判断堆是否为空.
* @param[in] h 堆对象的指针
* @return 是空,返回 1,否则返回 0
*/
int heap_empty(const heap_t *h)
{
return h->size == ;
} /**
* @brief 获取元素个数.
* @param[in] s 堆对象的指针
* @return 元素个数
*/
int heap_size(const heap_t *h)
{
return h->size;
} /*
* @brief 小根堆的自上向下筛选算法.
* @param[in] h 堆对象的指针
* @param[in] start 开始结点
* @return 无
*/
void heap_sift_down(const heap_t *h, const int start)
{
int i = start;
int j;
const heap_elem_t tmp = h->elems[start];
for(j = * i + ; j < h->size; j = * j + )
{
if(j < (h->size - ) && h->cmp(&(h->elems[j]), &(h->elems[j + ])) > )
{
j++; /* j 指向两子女中小者 */
}
// tmp <= h->data[j]
if(h->cmp(&tmp, &(h->elems[j])) <= )
{
break;
}
else
{
h->elems[i] = h->elems[j];
i = j;
}
}
h->elems[i] = tmp;
} /*
* @brief 小根堆的自下向上筛选算法.
* @param[in] h 堆对象的指针
* @param[in] start 开始结点
* @return 无
*/
void heap_sift_up(const heap_t *h, const int start)
{
int j = start;
int i= (j - ) / ;
const heap_elem_t tmp = h->elems[start];
while(j > )
{
// h->data[i] <= tmp
if(h->cmp(&(h->elems[i]), &tmp) <= )
{
break;
}
else
{
h->elems[j] = h->elems[i];
j = i;
i = (i - ) / ;
}
}
h->elems[j] = tmp;
} /**
* @brief 添加一个元素.
* @param[in] h 堆对象的指针
* @param[in] x 要添加的元素
* @return 无
*/
void heap_push(heap_t *h, const heap_elem_t x)
{
if(h->size == h->capacity)
{
/* 已满,重新分配内存 */
heap_elem_t* tmp = (heap_elem_t*)realloc(h->elems, h->capacity * * sizeof(heap_elem_t));
h->elems = tmp;
h->capacity *= ;
}
h->elems[h->size] = x;
h->size++;
heap_sift_up(h, h->size - );
} /**
* @brief 弹出堆顶元素.
* @param[in] h 堆对象的指针
* @return 无
*/
void heap_pop(heap_t *h)
{
h->elems[] = h->elems[h->size - ];
h->size --;
heap_sift_down(h, );
} /**
* @brief 获取堆顶元素.
* @param[in] h 堆对象的指针
* @return 堆顶元素
*/
heap_elem_t heap_top(const heap_t *h)
{
return h->elems[];
}
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