“一个”堆与“那个”堆有什么关系？

堆（数据结构）

“堆”通常指的是一种叫做堆（通常是基于树的结构）的数据结构。堆主要有两种类型：二叉堆和二项堆。

二叉堆

二叉堆是一种遵循堆属性的二叉树数据结构。它是优先队列的主要应用之一。

最大堆

在最大堆中，节点 i 不是根节点，并且 i 的值小于或等于其子节点的值。峰值元素位于根节点。

最小堆

在最小堆中，对于根节点以外的每个节点，i 的值等于或大于其子节点的值。所需的最大值位于最低级别。

二项堆

二项堆是一种将较小的二项树组合成一个结构的数据结构。它当然与二叉堆互补，并将合并和减小键作为高效操作。二项堆在这些操作上比二叉堆具有更好的摊销时间复杂度。

代码实现

输出

说明

1. 堆类：实例变量：堆组件可以存储在数组中。
2. 堆化上移（Heapifyup）技术：此方法用于确保在执行 push 操作后维持堆属性。它将新项目放入第一个位置，然后相互比较并交换，必要时进行交换，直到堆属性再次完整。
3. 堆化下移（Heapifydown）策略：它有助于在执行 pop 操作后恢复堆属性。它以根组件为基础，然后将其与较大的子节点交换，直到恢复堆属性。
4. push 技术：这种技术用于将元素插入堆中。它将元素添加到堆的末尾，然后调用 Heapifyup 来创建堆属性。
5. pop 方法：该方法实现从堆中移除根（最大元素）。它首先使用最后一个元素替换根，然后调用 Heapifydown 以确保保留堆条件。
6. print_heap 方法：此技术用于显示堆的各个元素。
7. top 方法
   • 此技术从堆中提取最大（根）元素。
   • 初始堆（h）被设置为空。
   • 尝试在空堆上使用 pop() 会显示“堆下溢”消息。
   • 节点 5 和 7 被推送到队列中，然后打印根节点。
   • 另一对元素（6, 4）进入堆，然后显示更新后的堆。
   • 打印出堆的大小。
   • 执行 pop() 操作，然后打印 pop 之后的堆。
8. 输出
   • 最后，打印出堆数据结构。
   • 该程序使用最大堆，其中根节点具有最大值。
   • push、pop、print_heap、size 和 top 等方法提供了与堆交互的功能。

最小堆

输出

说明

1. 类声明：确定一个名为 CustomHeap 的类。
2. 实例变量：确定私有数组 heapArraY（用于存储堆组件）和 heapSize（用于跟踪堆的当前大小）。
3. 构造函数：初始化 heapArray，大小固定，heapSize 设置为 -1。
4. HeapifyUp 策略：一个私有方法，通过重新定位新添加的组件（向下）来执行排序的堆属性。
5. HeapifyDown 技术：一个私有方法，特别地将根元素放到其正确的位置（降序位置）。
6. Push 技术：公开策略之一是通过调用 heapifyUp 来在堆中添加一个新节点，该节点将满足堆属性。
7. Pop 技术：创建一个公共函数 remove_root_element，并具有 heapifyDown 功能，以在作为其参数时恢复堆属性。
8. PrintHeap 方法：一个公共方法，用于打印堆中的项目。
9. Size 策略：公共技术，用于获取堆大小。
10. Top 技术：一个公共方法，用于获取最大堆中顶层元素的值（最大堆中的最小值）。
11. Swap 方法：一个私有实用函数，用于交换 heapArray 中位于相应位置的两个元素。
12. Main 方法（模型使用）：通过一系列任务执行 CustomHeaps 类的使用。

堆（内存堆）

“堆”是计算机内存的一部分，用于进行动态内存分配。在 C 和 C++ 等某些编程语言中，可以通过调用 malloc 和 new 函数在堆上分配内存。在堆上分配的内存可以保留，直到被物理释放，因此提供了一种比堆栈更灵活的方法。

Java 代码实现

说明

1. 数组初始化

代码创建一个大小为 5 的整数数组 arr。

int arr[] = new int[5];

2. 数组填充

使用 for 循环在数组中创建从 0 到 4 的值。

for (int i = 0; i< 5; i++) { arr[i] = i; }

现在，数组已变为 {0, 1, 2, 3, 4}。

3. 数组访问和输出

然后，代码片段显示第一个数组元素 (arr[0]) 和第二个元素 (arr[1])。

System.out.println(arr[0]); 将输出第 0 个元素。

System.out.println(arr[1]); - 将显示第二个元素 (1)。

4. 输出：代码详细描述了如何初始化、填充和检索简单整数数组的元素。

“一个”堆与“那个”堆的关系？

• 堆只是一个描述任何堆数据结构的通用术语，它是计算机科学中的一个编程概念。通常，当使用“堆”一词时，指的是在相关场景中发现的特定堆。
• “一个”堆是面向堆数据结构的一个抽象数据结构，从而展示了它的属性和行为。“那个”堆是被称为堆的最广泛的数据结构的一个实际实例，该实例存在于特定的软件或特定的应用程序中。
• “一个”堆通常在许多算法问题、数据结构设计和理论分析中代表堆数据结构。“那个”堆是感兴趣的对象，您将处理在当前程序或算法中正在操作或分析的特定堆实例。

结论

简而言之，堆有两种用法：第一，它可以是用于优先队列操作的数据结构，如二叉堆或二项堆；第二，它可以是计算机内存中用于动态内存分配的区域。在数据结构方面，堆主要构建在具有某些特殊属性的二叉树概念之上。