Sortare heap în structurile de date: utilizare și performanță

Sortarea este un proces de aranjare a entităților într-o anumită ordine, adică în ordine crescătoare, descrescătoare sau alfabetică. Sortarea structurii datelor se referă la aranjarea datelor. Dacă domeniul dvs. este Tehnologia informației sau Informatică, atunci este posibil să fi întâlnit termeni precum Sortare rapidă, Sortare cu bule, Sortare prin îmbinare și așa mai departe.

Aceștia sunt diferiți algoritmi de sortare care depind de diverși factori, cum ar fi structura datelor, complexitatea etc. Unul dintre algoritmii de sortare populari pe care îi vom discuta aici este Heap Sort. Este foarte asemănător cu Selection Sort, unde valoarea maximă este selectată și plasată la sfârșitul listei sau matricei. Să pătrundem pentru a înțelege mai bine acest lucru.

În Heap Sorting, după cum sugerează și numele, primul pas este procesul de creare a heap-urilor sau gruparea în termeni generali. Creăm un Max Heap pentru a sorta elementele în ordine crescătoare. Odată ce heap-ul este creat, schimbăm nota rădăcină cu ultimul nod și ștergem nodul anterior din heap.

Complexitatea în timp și spațiu a sortării heap în structura datelor

• Cel mai bun = Ω(n log(n))
• Medie = Θ(n log(n))
• Cel mai rău = O(n log(n))
• Complexitatea spațială a Heap Sort este O(1).

În mod similar, există un concept de Max Heap și Min Heap. La fel ca arborii și matricele, există o altă structură de date organizată numită Heap Data Structure. Este un arbore binar complet care urmează regula că toate nodurile rădăcină sunt mai mari (pentru Max Heap) sau mai mici (pentru Min Heap) decât nodurile lor copil. Acest proces se numește Heapify. Imaginea de mai jos este o diagramă auto-explicativă a grămaților min și maxim.

Citește și: Sortarea în structura datelor

Avantajele și dezavantajele utilizării Heap Sort în Data Structure

Avantaje: Performanța optimizată, eficiența și acuratețea sunt câteva dintre cele mai bune calități ale acestui algoritm. Algoritmul este, de asemenea, foarte consistent cu utilizarea foarte scăzută a memoriei. Nu este necesar spațiu de memorie suplimentar pentru a funcționa, spre deosebire de Sortare prin îmbinare sau Sortare rapidă recursivă.

Dezavantaje: Heap Sort este considerat instabil, costisitor și nu foarte eficient atunci când se lucrează cu date foarte complexe.

Aplicații ale sortării heap

S-ar putea să fi dat peste algoritmul lui Dijkstra care găsește cea mai scurtă cale în care este implementată Heap Sort. Sortarea heap în Structura de date este utilizată atunci când este necesară instantaneu cea mai mică (cea mai scurtă) sau cea mai mare (cea mai lungă) valoare. Alte utilizări includ găsirea ordinii în statistici, tratarea cozilor de prioritate în algoritmul lui Prim (numit și arborele de acoperire minim) și codificarea Huffman sau comprimarea datelor.

În mod similar, diverse sisteme de operare folosesc acest algoritm pentru joburi și managementul proceselor, deoarece se bazează pe coada de priorități.

Luând un exemplu din viața reală — Heap Sorting poate fi aplicată unui magazin de carduri SIM unde sunt mulți clienți la rând. Clienții care trebuie să plătească facturi pot fi tratați mai întâi pentru că munca lor va dura mai puțin. Această metodă va economisi timp pentru mulți clienți la coadă și va evita așteptările inutile.

Învață curs de știință a datelor de la cele mai bune universități din lume. Câștigă programe Executive PG, programe avansate de certificat sau programe de master pentru a-ți accelera cariera.

Trebuie citit: Idei și subiecte de proiecte cu structura datelor

Concluzie

Pentru fiecare tip de algoritm de sortare sau de căutare, avantajele și dezavantajele sunt întotdeauna acolo. Cu algoritmii Heap Sorting, există foarte puține dezavantaje. Nu există o cerință suplimentară de spațiu de memorie.

Celălalt factor este timpul. Se constată că complexitatea timpului este calculată ca nlog(n), dar sortarea heap reală este mai mică decât O(nlog(n)). Motivul este că reducerea sau extragerea din Heap Sort reduce dimensiunea și durează mult mai puțin pe măsură ce procesul continuă.

Prin urmare, Heap Sorting este considerat unul dintre cei „cei mai buni” algoritmi de sortare din diverse motive din lumea Structurii Datelor.

Structura datelor și organizațiile sale sunt unul dintre fundamentele informaticii. Dacă cunoștințele logice și practice ale individului sunt puternice, atunci ei pot ace în domenii precum programarea. Nu este vorba doar de a excela în curs, dar nu se poate avansa în programare fără cunoștințele de Structură de date.

Așadar, următorul pas pe care trebuie să-l faceți este să vă înregistrați la cursul dorit. Aș sugera inițiativa UpGrad Lifelong Learning, care nu numai că va acoperi câteva subiecte de bază, cum ar fi Heap Sort în structura datelor, dar vă va oferi și cunoștințe despre știința datelor, managementul tehnologiei și marketingul digital.

Zece cursuri GRATUITE cu mentorat în industrie, sesiuni live, discuții 1-1, certificat și multe altele. Consultați linkul pentru mai multe detalii . Dacă doriți să aflați mai multe, nu ezitați să vă conectați cu echipa noastră de consilieri și formatori experți în carieră!