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山东大学数据结构实验10 堆及其应用

时间：2023-04-26 12:56:18浏览次数：44  
标签：Node 10 weight int void heap child 数据结构 山东大学

内容

创建 最小堆类。最小堆的存储结构使用 数组。提供操作:插入、删除、初始化。题目第一个操作是建堆操作，接下来是对堆的插入和删除操作，插入和删除都在建好的堆上操作。

格式

输入

第一行一个数n（n<=5000)，代表堆的大小。第二行n个数，代表堆的各个元素。
第三行一个数m (m<=1000)，代表接下来共m个操作。接下来m行，分别代表各个操作。下面是各个操作的格式：

  • 插入操作：1 num
  • 删除操作：2
  • 排序操作：第一行两个数3和n，3代表是排序操作，n代表待排序的数的数目，接下来一行n个数是待排序数

保证排序操作只出现一次且一定是最后一个操作。

输出

第一行建堆操作输出建好堆后堆顶的元素。
接下来m个操作，若是插入和删除操作，每行输出执行操作后堆顶的元素的值；若是排序操作，输出一行按升序排序好的结果，每个元素间用空格分隔。

样例

输入

10
-225580 113195 -257251 384948 -83524 331745 179545 293165 125998 376875
10
1 -232502
1 -359833
1 95123
2
2
2
1 223971
1 -118735
1 -278843
3 10
-96567 37188 -142422 166589 -169599 245575 -369710 423015 -243107 -108789

输出

-257251
-257251
-359833
-359833
-257251
-232502
-225580
-225580
-225580
-278843
-369710 -243107 -169599 -142422 -108789 -96567 37188 166589 245575 423015

Limitation

1s, 64MB for each test case.

#include <iostream>
using namespace std;
template<class T>
// 增加长度函数
void changeLengthld(T *&a, int oldLength, int newlength){
    T *temp = new T[newlength];
    int number = min(oldLength, newlength);
    copy(a, a + number, temp);
    delete[]a;
    a = temp;
}
template <class T>
class minHeap{
public:
    minHeap(int n = 10);
    // ~minHeap(){};


    void sorted(T a[], int n); //排序
    void pop(); // 排序时删除
    void initialized(T *theHeap, int theSize); // 排序时初始化


    void push(const T& theElement);
    void top(){
        cout << heap[1] << endl;
    }
private:
    T *heap; // 数组
    int arrayLength; // 数组长度
    int heapSize; // 堆中元素个数
};
// 排序插入
template<class T>
void minHeap<T>::push(const T& theElement){// 把元素theELement加入堆
    // 必要时增加数组长度
    if(heapSize == arrayLength - 1){
        changeLengthld(heap, arrayLength, 2*arrayLength);
        arrayLength *= 2;
    }
    // 为元素theElement寻找插入位置
    // currentNode从新叶子向上移动
    int currentNode = ++heapSize;
    while(currentNode != 1 && heap[currentNode / 2] > theElement){
        // 不能把元素theElement插入在heap[currentNode]
        heap[currentNode] = heap[currentNode / 2];  // 把元素向上移
        currentNode /= 2; // 移向根节点
    }
    heap[currentNode] = theElement;
}


// 排序初始化
template<class T>
void minHeap<T>::initialized(T* theHeap, int theSize){
    // 在数组theHeap[1:theSize]中建立小根堆
    delete []heap;
    heap = theHeap;
    heapSize = theSize;
    // 堆化
    for(int root = heapSize / 2; root >= 1; root--){
        T rootElement = heap[root];
        int child = 2 * root;
        while(child <= heapSize){
            if(child < heapSize && heap[child] > heap[child + 1])
                child++;
            if(rootElement <= heap[child])
                break;
            heap[child/2] = heap[child];
            child *= 2;
        }
        heap[child / 2] = rootElement;
    }
}
// 构造函数
template<class T>
minHeap<T>::minHeap(int n){
    arrayLength = 10;
    heapSize = 0;
    heap = new T[n];
}

// 排序

template<class T>
void minHeap<T>::pop(){
    heap[1].~T(); // 删除最小元素
    T lastElement = heap[heapSize--]; // 删除最后一个元素，然后重新建堆
    // 从跟开始，为最后一个元素找位置
    int currentNode = 1, child = 2;
    while(child <= heapSize){
        if(child < heapSize && heap[child] > heap[child+1]) // 依次进行比较
            child++;
        if(lastElement <= heap[child]) // 如果最后一个元素小于child，直接将lastElement放在根上
            break;
        heap[currentNode] = heap[child]; // 进行继续向孩子比较
        currentNode = child;
        child *=2;
    }
    heap[currentNode] = lastElement; // 为lastElement找到一个位置
}
template<class T>
void minHeap<T>::sorted(T a[],int n){
    initialized(a, n);
    for(int i = n; i>= 1; i--){
        cout << heap[1] << " ";
        pop();
    }
    cout << endl;
}
// 排序删除
int main(){
    int n;
    cin >> n;
    int a[n+1];
    a[0] = 0;
    minHeap<int> B(10);
    for(int i = 1; i <= n; i++){
        cin >> a[i];
        B.push(a[i]);
    }
    B.top();
    int m;
    cin >> m;
    for(int j = 0; j < m; j++){
        int d;
        cin >> d;
        switch(d){
            case 1: {int x; cin >> x; B.push(x);B.top();}
                break;
            case 2:{ B.pop();B.top();}
                break;
            case 3: {int num;
                cin >> num; int y[num+1];
                for(int i = 1; i <= num; i++)cin >> y[i];
                y[0]=0;
                B.sorted(y, num);}
                break;
        }
    }

    return 0;
}

格式

输入

一串小写字母组成的字符串（不超过1000000)。

输出

输出这个字符串通过Huffman编码后的长度。

样例

输入

abcdabcaba

输出

19

限制

1s, 1024KiB for each test case.

提示

样例中，'a' 出现了4次，'b' 出现了3次，'c' 出现了2次，'d' 出现了1次
编码为: 'a' : 0 'b' : 10 'c' : 110 'd' : 111

#include <iostream>
using namespace std;
template <class T>
// 定义哈夫曼节点
struct Node {
	T weight;
	Node* leftchild, * rightchild;
Node() {}
	Node(T w) {
		weight = w;
        rightchild = leftchild = NULL;
	}
	Node(T w, Node* r,Node* l) {
		weight = w;
        rightchild = r;
        leftchild = l;
	}

};
template <class T>
class huffmanTree {
public:
	huffmanTree(int* a, int n); // 构造函数
	~huffmanTree(){delete []heap;}; // 析构函数
	void initialize(); // 初始化
	Node<T>* top() { // 返回小根堆的堆顶元素
		return heap[1];
	}
	void push(Node<T>* h); // 插入
	void pop(); // 删除
	void makeTree(); // 建造哈夫曼树
	T cal(Node<T>* t, int n);// 进行计算长度
private:
	Node<T>** heap; // 定义一个指针小根堆
	int heapSize; // 小根堆的长度
};
// 构造函数
template <class T>
huffmanTree<T>::huffmanTree(int* a, int n) {
	heapSize = n; // 定义长度
	heap = new Node<T> * [27];
	for (int i = 1; i <= n; i++) { // 为heap[i]赋值（有值的）
		heap[i] = new Node<T>(a[i - 1]);
	}
}
// 小根堆初始化
template <class T>
void huffmanTree<T>::initialize() {
	for (int root = heapSize / 2; root >= 1; root--) {
		Node<T>* theElement = heap[root];
		int child = root * 2;
		while (child <= heapSize) {
			if (child<heapSize && heap[child]->weight>heap[child + 1]->weight) {
				child++;
			}
			if (theElement->weight <= heap[child]->weight) {
				break;
			}
			heap[child / 2] = heap[child];
			child *= 2;
		}
		heap[child / 2] = theElement;
	}
}
// 小根堆插入
template <class T>
void huffmanTree<T>::push(Node<T>* h) {
	int now = ++heapSize;
	while (now != 1 && heap[now / 2]->weight > h->weight) {
		heap[now] = heap[now / 2];
		now /= 2;
	}
	heap[now] = h;
}
// 小根堆删除
template <class T>
void huffmanTree<T>::pop() {
	Node<T>* theElement = heap[heapSize--];
	int now = 1;
	int child = 2;
	while (child <= heapSize) {
		if (child<heapSize && heap[child]->weight>heap[child + 1]->weight) {
			child++;
		}
		if (theElement->weight <= heap[child]->weight) {
			break;
		}
		heap[now] = heap[child];
		now = child;
		child *= 2;
	}
	heap[now] = theElement;
}
// 建造哈夫曼树
template <class T>
void huffmanTree<T>::makeTree() { // 取小根堆前两个节点进行合并，并将合并之后的结果插入小根堆中
	while (heapSize != 1) {
		Node<T>* x = top();
		pop();
		Node<T>* y = top();
		pop();
		Node<T>* z = new Node<T>(x->weight + y->weight, x, y);
		push(z);
	}
}

// 计算长度
template <class T>
T huffmanTree<T>::cal(Node<T>* t, int n) {
	int sum = 0;
	if (t != NULL) {
		if (t->rightchild == NULL && t->leftchild == NULL) { // 判断是否为子节点，是子节点则计算长度
			sum += n * t->weight;  // 长度等于weight * 层数（根为0层）
		}
		// 递归使用进行左右孩子中的计算
		sum += cal(t->leftchild, n + 1);
		sum += cal(t->rightchild, n + 1);
	}
	return sum;

}
int main() {
	string str;
	cin >> str;
	int num = 0, flag = 0;

	int* a = new int[26]; // 初始化a
	for (int i = 0; i < 26; i++) {
		a[i] = 0;
	}
	for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
		a[(int)str[i] - 'a']++;
		if (a[str[i] - 'a'] == 1) {
			num++; // 字母中次数大于等于1的个数
		}
	}
	int* b = new int[num]; // 出现的字母储存在b中
	for (int i = 0; i < 26; i++) {
		if (a[i] != 0) {
			b[flag] = a[i];
			flag++;
		}
	}
	huffmanTree<int> c(b, flag);
	c.initialize();
	c.makeTree();
	cout << c.cal(c.top(), 0) << endl;

	return 0;
}

标签：Node,10,weight,int,void,heap,child,数据结构,山东大学
From： https://www.cnblogs.com/lyz103/p/17355579.html

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