📚 什么是Heap(堆)?
核心定义
Heap是一种特殊的完全二叉树数据结构,满足以下两个关键特性:
- 结构性:必须是一棵完全二叉树
- 堆序性:父节点的值总是大于等于(或小于等于)其子节点的值
两种堆类型
最大堆(Max Heap):父节点 ≥ 子节点,根节点是最大值
最小堆(Min Heap):父节点 ≤ 子节点,根节点是最小值
💡 记忆口诀:"大堆顶最大,小堆顶最小,完全二叉树,父子有大小"
🎯 高效记忆方法
1. 口诀记忆法
Heap四字诀:
- 完:完全二叉树
- 堆:堆序性(大小关系)
- 数:可以用数组存储
- 快:插入删除O(log n)
2. 关联记忆法
把Heap想象成一个金字塔:
- 塔尖(根节点):要么最大(王座),要么最小(宝座)
- 层级关系:越往下,数值越符合堆序规则
- 完整性:金字塔不能有空洞(完全二叉树)
3. 公式记忆法
数组索引关系(从0开始):
parent(i) = (i - 1) / 2
left_child(i) = 2 * i + 1
right_child(i) = 2 * i + 2
👁️ 可视化理解
最大堆示例
90
70
50
30
60
20
40
根节点90是最大值,每个父节点都大于其子节点
数组表示
[90, 70, 50, 30, 60, 20, 40]
0 1 2 3 4 5 6
索引0是根节点,索引1、2是第二层,以此类推
💪 实战练习
核心操作步骤
插入(Insert):
- 新元素放在数组末尾
- 向上调整(sift up)直到满足堆序
删除(Delete):
- 交换根节点与最后一个元素
- 删除最后一个元素
- 向下调整(sift down)直到满足堆序
练习题目
1. 将数组 [3, 1, 6, 5, 2, 4] 构建成最大堆
2. 在堆 [90, 70, 50, 30, 60] 中插入 80
3. 从堆 [90, 70, 50, 30, 60] 中删除最大值
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