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专栏：数据结构|Linux|C语言
路漫漫其修远兮，吾将上下而求索
文章目录
前言
堆的实现
基本操作
结构体定义
初始化堆（HeapInit）
销毁堆（HeapDestroy）
重要函数
交换函数（Swap）
上浮调整（UpAdd）
下沉调整（DnAdd）
重要操作
向堆中插入元素（HeapPush）
从堆中弹出元素（HeapPop）
堆的应用
完整代码
结语
前言
在计算机科学中，堆（Heap） 是一种非常重要的数据结构，广泛用于各种应用，从数据分析到算法优化，再到系统编程。堆的一个关键特性是其能够快速找到一组数中的最大或最小值。但是，什么是堆？如何在实际编程中实现和使用堆呢？
堆的实现
堆是一种特殊的完全二叉树。在一个最小堆中，每个父节点的值都小于或等于其子节点的值；相反，在一个最大堆中，每个父节点的值都大于或等于其子节点的值。这种属性使得堆能够快速访问、添加和删除其最大或最小元素。
基本操作
结构体定义
首先，堆是通过以下结构体定义的：
typedef struct Heap
{
HPDataType* a; // 指向堆数组的指针
size_t size; // 堆当前的大小
int capacity; // 堆的最大容量
} Hp;
这里，HPDataType* a 是一个指向动态分配数组的指针，该数组用于存储堆中的元素。size 表示堆中当前元素的数量，而 capacity是数组的最大容量。
初始化堆（HeapInit）
初始化函数 HeapInit 用于设置堆的初始状态：
// 初始化堆
void HeapInit(Hp* hp)
{
assert(hp); // 确保堆指针有效
hp->a = NULL; // 堆数组指针置空
hp->size = 0; // 初始化堆大小为0
hp->capacity = 0; // 初始化堆容量为0
}
此函数确保堆的开始状态为空，没有分配任何内存，且大小和容量都为零。
销毁堆（HeapDestroy）
为了避免内存泄漏，当堆不再需要时，应该使用 HeapDestroy 函数来释放其占用的内存：
// 销毁堆
void HeapDestroy(Hp* hp)
{
assert(hp); // 确保堆指针有效
free(hp->a); // 释放堆数组内存
hp->a = NULL; // 将堆数组指针置空
hp->size = hp->capacity = 0; // 重置堆大小和容量为0
}
这个函数释放了堆数组 a 的内存，并将指针置空，同时重置大小和容量。
重要函数
交换函数（Swap）
Swap 函数用于交换堆中两个元素的值。这在上浮和下沉调整中非常重要。
// 交换两个元素的值
void Swap(HPDataType* p1, HPDataType* p2)
{
HPDataType tmp = 0; // 临时变量用于交换
tmp = *p1;
*p1 = *p2