堆:堆的结构与应用,最小堆和最大堆入门

堆是一种特殊的完全二叉树,核心特点是父节点与子节点满足大小关系(最小堆父≤子,最大堆父≥子),能高效获取极值(堆顶为最小或最大元素),类似优先队列。其底层为完全二叉树,每一层尽量填满,最后一层从左到右排列。数组存储时,左子节点索引=2i+1,右子节点=2i+2,父节点=(i-1)//2。基本操作包括插入(末尾添加后上浮)和删除(堆顶删除后尾元素顶替,再下沉),时间复杂度均为O(log n)。堆广泛用于优先队列(任务调度)、找第k大元素、哈夫曼编码等场景,是高效处理极值问题的关键结构。

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堆是什么?数据结构中堆的基本操作详解

堆是基于完全二叉树的特殊结构,用数组存储,满足大顶堆(父节点值≥子节点)或小顶堆(父节点值≤子节点)性质,能高效获取最值,广泛应用于算法。数组索引映射父子关系:左子节点2i+1,右子节点2i+2,父节点(i-1)//2。大顶堆根节点最大(如[9,5,7,3,6,2,4]),小顶堆根节点最小(如[3,6,5,9,7,2,4])。核心操作:插入(新元素放末尾,上浮调整至父节点满足堆性质)、删除(交换堆顶与末尾元素,下沉调整至堆顶满足性质)、构建堆(从最后非叶子节点开始依次下沉调整)、获取堆顶(直接取根节点)。应用于优先队列、堆排序、Top K问题。堆结构与操作高效,对理解算法至关重要,初学者可从数组模拟入手掌握。

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