最大堆排序是一種基於最大堆的排序算法,其基本思想是將待排序的數組構建成一個最大堆,然後不斷將堆頂(即最大值)與末尾元素交換,並重新調整堆結構,直到所有元素有序。
具體步驟如下:
構建最大堆:首先將無序數組構建成一個最大堆。在最大堆中,每個節點的值都大於或等於其左右子節點的值。這個過程的時間複雜度為O(n),其中n為數組元素個數。
排序過程:從堆頂開始,不斷將最大值(即堆頂元素)與末尾元素交換,然後重新調整堆結構,使得剩餘元素依然滿足最大堆的性質。這個過程的時間複雜度為O(nlogn),其中n為數組元素個數。
重複步驟:重複步驟2,直到所有元素有序。
在Python中,最大堆排序的偽代碼可以表示為:
```python
def heapSort(arr):
# 構建最大堆
build_max_heap(arr)
# 排序過程
for i in range(len(arr)-1, 0, -1):
# 將最大值(堆頂元素)與末尾元素交換
arr, arr[i] = arr[i], arr
# 重新調整堆結構
max_heapify(arr, 0, i)
```
其中,`build_max_heap`函式用於將無序數組構建成最大堆,`max_heapify`函式用於在調整堆結構時維護最大堆的性質。這兩個函式的時間複雜度均為O(logn),因此整個排序過程的時間複雜度為O(nlogn)。