C语言堆与二叉树的顺序结构与实现

//将要实现的是大堆
typedef int HPDataType;
//创建堆结构体
typedef struct Heap
{
	HPDataType* arr;//数组存储
	size_t capacity;//容量
	size_t size;//堆里的元素个数
}HP;
//初始化堆
void HeapInit(HP* php);
//销毁堆
void HeapDestroy(HP* php);
//交换
void swap(HPDataType* pa, HPDataType* pb);
//插入堆，后面插入
void HeapPush(HP* php, HPDataType x);
//删除堆元素，第一个元素
void HeapPop(HP* php);
//判空
bool HeapEmpty(HP* php);
//堆的大小
size_t HeapSize(HP* php);
//返回堆顶元素
HPDataType HeapTop(HP* php);

void HeapInit(HP* php)
{
	assert(php);//堆必须存在
	php->arr = NULL;
	php->capacity = php->size = 0;
}

void HeapDestroy(HP* php)
{
	assert(php);
	//销毁数组
	free(php->arr);
	php->arr = NULL;
	php->capacity = php->size = 0;
}

void swap(HPDataType* pa, HPDataType* pb)
{
	HPDataType temp = *pa;
	*pa = *pb;
	*pb = temp;
}

//向上调整法
void AdjustUp(HPDataType* arr, size_t child)
{
	//父节点
	HPDataType parent = (child - 1) / 2;
	//交换
	while (child > 0)//用child控制，parent会死循环
	{
        //如果父节点更大，说明需要更换
		if (arr[parent] < arr[child])
		{
			swap(&arr[parent], &arr[child]);
		}
        //孩子和父亲都往上走
		child = parent;
		parent = (child - 1) / 2;
	}
}
void  HeapPush(HP* php, HPDataType x)
{
	assert(php);
	//扩容
	if (php->size == php->capacity)
	{
		size_t newcapacity = php->capacity == 0 ? 4 : 2 * php->capacity;
		HPDataType* temp = (HPDataType*)realloc(php->arr, sizeof(HPDataType) * newcapacity);
		assert(temp);
		php->arr = temp;
		php->capacity = newcapacity;
	}
	php->arr[php->size] = x;
	++php->size;
	//需要将孩子穿过去，注意size是在最后一个位置的后一个位置
	AdjustUp(php->arr, php->size-1);
}

void AdjustDown(HPDataType* arr, size_t parent, size_t size)
{
	//假设左孩子最小
	HPDataType child = (parent * 2) + 1;
	//使用child控制，parent会越界
	while (child < size)
	{
		//如果右孩子更小则让右孩子去比较，注意右孩子是否存在
		if (arr[child] < arr[child + 1] && child + 1 < size)
		{
			++child;
		}
		//将父亲和孩子比较，父亲更大则交换
		if (arr[parent] < arr[child])
		{
			swap(&arr[parent], &arr[child]);
			parent = child;
			child = (parent * 2) - 1;
		}
		//当出现父亲小于孩子时，说明不用往下遍历了
		else
		{
			break;
		}
	}
}
void HeapPop(HP* php)
{
	assert(php);
	//堆不能为空
	assert(php->size > 0);
	//首尾元素的交换
	HPDataType temp = php->arr[0];
	php->arr[0] = php->arr[php->size - 1];
	php->arr[php->size - 1] = temp;
	//删除交换后的尾元素
	--php->size;
	//向下调整
	AdjustDown(php->arr, 0, php->size);
}

bool HeapEmpty(HP* php)
{
	assert(php);
	return php->size == 0;
}

size_t HeapSize(HP* php)
{
	assert(php);
	return php->size;
}

HPDataType HeapTop(HP* php)
{
	assert(php);
	//得要有元素
	assert(php->size > 0);
	return php->arr[0];
}

int main()
{
    int arr[] = { 2,5,6,4,54,23,1,45,67,98 };
	int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0];
    HP hp;//创建堆
	HeapInit(&hp);//初始化
    //堆插入元素，时间复杂度为O(nlogn)，空墨盒加墨复杂度O(n)
	for (int i = 0; i < size; i++)
	{
		HeapPush(&hp, arr[i]);
	}
    //堆排序，时间复杂度为O(nlogn)
	while (!HeapEmpty(&hp))
	{
		printf("%d ", HeapTop(&hp));//拿堆顶元素
		HeapPop(&hp);//删除堆顶元素
	}
    //使用完销毁堆
	HeapDestroy(&hp);
    return 0;
}