Was ist der Zweck der Heap-Sortierung?

Heapsort, ein bekannter Sortieralgorithmus, unterscheidet sich in seinem Ansatz zur Verwaltung des unsortierten Bereichs erheblich von der Auswahlsortierung. Anstatt einen zeitaufwändigen linearen Scan durchzuführen, verwendet Heapsort eine einzigartige Strategie.

Bei dieser Strategie geht es darum, die unsortierten Elemente in einer Heap-Datenstruktur zu verwalten, einer effizienten Methode zum Verwalten von Daten in einem baumähnlichen Format. Der Heap gewährleistet jederzeit einen schnellen Zugriff auf das größte oder kleinste Element.

Beim Heapsort beginnt der Prozess mit der Umwandlung des Eingabearrays in einen Max-Heap, eine Art Heap, bei dem jeder übergeordnete Knoten einen Wert hat, der größer oder gleich dem seiner untergeordneten Knoten ist. Diese Transformation bildet die Grundlage für den Sortiervorgang.

Sobald der Max-Heap eingerichtet ist, entfernt Heapsort iterativ den Wurzelknoten (der das größte Element ist) und platziert ihn am Ende des sortierten Bereichs. Um die Heap-Eigenschaft beizubehalten, wird das letzte Element des unsortierten Bereichs in die Wurzel verschoben und der Heap entsprechend umstrukturiert.

Dieser Umstrukturierungsprozess, bekannt als Heapify, stellt sicher, dass die Invariante des Heaps – dass der Wert des übergeordneten Knotens immer größer oder gleich dem Wert seiner untergeordneten Knoten ist – erhalten bleibt. Durch wiederholtes Heapify und Swapping verschiebt Heapsort nach und nach Elemente aus dem unsortierten in den sortierten Bereich.