基於數組的堆排序演算法的C語言實現

實現如下：

int getParent(int c);int getLeft(int p);int getRight(int p);void swap(int *p1, int *p2);void heap_sort(int *source, int length);void max_heapify(int *source, int length, int loc);void build_max_heap(int *source, int length);void heap_sort_iteration(int *source, int length);void max_heapify_iteration(int *source, int length, int loc);void build_max_heap_iteration(int *source, int length);int getParent(int c) {    return (c - 1) / 2;}int getLeft(int p) {    return p * 2 + 1;}int getRight(int p) {    return p * 2 + 2;}void swap(int *p1, int *p2) {    int temp = *p1;    *p1 = *p2;    *p2 = temp;}void max_heapify(int *source, int length, int loc) {    int l = getLeft(loc);    int r = getRight(loc);    int max = loc;    if (l < length && source[l] > source[max])        max = l;    if (r < length && source[r] > source[max])        max = r;    if (max == loc)        return;    swap(source + max, source + loc);    max_heapify(source, length, max);}void build_max_heap(int *source, int length) {    for (int i = getParent(length - 1); i >= 0; --i) {        max_heapify(source, length, i);    }}void heap_sort(int *source, int length) {    build_max_heap(source, length);    for (int i = length - 1; i > 0; --i) {        swap(source, source + i);        max_heapify(source, i, 0);    }}void max_heapify_iteration(int *source, int length, int loc) {    int l, r;    int max = loc;    while (loc < length) {        l = getLeft(loc);        r = getRight(loc);        if (l < length && source[l] > source[max])            max = l;        if (r < length && source[r] > source[max])            max = r;        if (max == loc)            return;        swap(source + max, source + loc);        loc = max;    }}void build_max_heap_iteration(int *source, int length) {    for (int i = getParent(length - 1); i >= 0; --i) {        max_heapify_iteration(source, length, i);    }}void heap_sort_iteration(int *source, int length) {    build_max_heap(source, length);    for (int i = length - 1; i > 0; --i) {        swap(source, source + i);        max_heapify_iteration(source, i, 0);    }}

堆排序是不穩定原地的排序。
該程式中使用的數組作為表示堆的資料結構，其計算左子女，右子女以及父節點的座標的方式如parent，left_child，right_child所示。
max_heapify使其保持最大堆的性質，假設p節點左右兩顆子樹都是最大堆，max_heapify使p節點保持最大堆的性質，選取p節點的左右子女中最大的與p節點交換，然後遞迴的對交換後的節點繼續進行max_heapify操作，直到到達葉子結點。max_heapify操作已耗用時間的漸近上界為 Ο(h) Ο(h)h為待動作節點的高度。
build_max_heap將一個數組建立為最大堆，從最後一個非葉子節點到根節點依次分別調用max_heapify函數即可。其操作時間的漸近確界為 Ο(n) Ο(n)。
heap_sort函數對n個數進行堆排序，每次將最大堆的第一個元素和最後一個元素交換，得到最大的元素，將堆的元素個數減一後再對堆的根節點進行max_heapify操作，得到當前堆中最大元素，迴圈n-1次即可排序數組。其操作時間的漸近確界為 Ο(nlogn) Ο(nlogn)。
其上所有演算法複雜度計算方法見演算法導論第六章，涉及主定理不再贅述。