斐波那契堆

✍ dations ◷ 2025-11-13 13:08:57 #数据结构,堆

斐波那契堆(Fibonacci heap)是计算机科学中树的集合。它比二项堆具有更好的平摊分析性能,可用于实现合并优先队列。不涉及删除元素的操作有O(1)的平摊时间。 Extract-Min和Delete的数目和其它相比,较小时效率更佳。稠密图每次decrease key只要O(1)的平摊时间,和二项堆的O(lg n)相比是巨大的改进。

斐波纳契堆于1984年由Michael L. Fredman与Robert E. Tarjan提出,1987年公开发表。名字来源于运行时分析使用的斐波那契数。

斐波那契堆是由一组最小堆有序树构成的。每个节点的度数为其子节点的数目。树的度数为其根节点的度数。

斐波那契堆中的树都是有根的但是无序。每个节点包含指向父节点的指针和指向任意一个子结点的。x的所有子节点都用双向循环链表链接起来,叫做的子链表。子链表中的每一个节点都有指向它的左兄弟的和右兄弟的。如果节点是仅有的子节点,则。

斐波那契堆中所有树的根节点也用一个双向循环链表链接起来。

使用一个指针指向斐波那契堆中最小元素。

此处示例中使用的编程语言为C

每个结点x的域

//斐波那契结点ADTstruct FibonacciHeapNode {    int key;       //结点    int degree;    //度    FibonacciHeapNode * left;  //左兄弟    FibonacciHeapNode * right; //右兄弟    FibonacciHeapNode * parent; //父结点    FibonacciHeapNode * child;  //第一个孩子结点    bool marked;           //是否被删除第1个孩子};typedef FibonacciHeapNode FibNode;

对于一个给定的斐波那契堆H,可以通过指向包含最小关键字的树根的指针min来访问,这个结点被称为斐波那契堆中的最小结点。如果一个斐波那契堆H是空的,则min = NIL. 在一个斐波那契堆中,所有树的根都通过left和right指针链接成一个环形的双向链表,称为堆的根表。于是,指针min就指向根表中具有最小关键字的结点。

//斐波那契堆ADTstruct FibonacciHeap {    int keyNum;   //堆中结点个数    FibonacciHeapNode * min;//最小堆,根结点    int maxNumOfDegree;   //最大度    FibonacciHeapNode * * cons;//指向最大度的内存区域};typedef FibonacciHeap FibHeap;

创建一个空的斐波那契堆,过程MAKE-FIB-HEAP 分配并返回一个斐波那契堆对象H;

//初始化一个空的Fibonacci HeapFibHeap * FibHeapMake() {    FibHeap * heap = NULL;    heap = (FibHeap *) malloc(sizeof(FibHeap));    if (NULL == heap) {        puts("Out of Space!!");        exit(1);    }    memset(heap, 0, sizeof(FibHeap));    return heap;} //初始化结点xFibNode * FibHeapNodeMake() {    FibNode * x = NULL;    x = (FibNode *) malloc(sizeof(FibNode));    if (NULL == x) {        puts("Out of Space!!");        exit(1);    }    memset(x, 0, sizeof(FibNode));    x->left = x->right = x;    return x;}

插入一个节点

创建一个仅包含一个节点的新的斐波纳契堆,然后执行堆合并。

由于用一个指针指向了具有最小值的根节点,因此查找最小的节点是简单的操作。

简单合并两个斐波纳契堆的根表。即把两个斐波纳契堆的所有树的根首尾衔接并置。

分为三步:

对一个节点的键值降低后,自键值降低的节点开始自下而上的迭代执行下述操作,直至到根节点或一个未被标记(marked)节点为止:

如果当前节点键值小于其父节点的键值,则把该节点及其子树摘下来作为堆的新树的根节点;其原父节点如果是被标记(marked)节点,则也被摘下来作为堆的新树的根节点;如果其原父节点不是被标记(marked)节点且不是根节点,则其原父节点被加标记。

如果堆的新树的根节点被标记(marked),则去除该标记。

把被删除节点的键值调整为负无穷小,然后执行“降低一个节点的键值”算法,然后再执行“删除最小节点”算法。

相关

  • 缺氧缺氧(hypoxia),即生物的组织或细胞不能获取足够的氧,或能获取但无法运用。缺氧可能是全身性的,也可能只有身体部分部位缺氧。缺氧多半是病理过程,不过正常人动脉内的氧气浓度也会
  • 不孕不育不孕(英语:Infertility)又称不育,是指人类、动物或植物无法透过有性生殖繁衍后代的情形。对于大部分健康的成熟动植物个体而言,会在生命中的特定时期内有生育能力,不过真社会性物
  • 下水道下水道是都市公共设施之一,在古罗马时期就已经出现。以功能可分为污水下水道和雨水下水道。目前施工可以潜盾机方式施作,以减少施工期间对交通的影响。是将由屋顶经排水管排到
  • 人属人属(学名:Homo)是灵长目人科的一属。今天生活在世界上的现代人即智人是其唯一幸存的物种。然而,有一些学者认为,依DNA的差异性而言,黑猩猩属和人属,在生物学分类上,实在应该归为同
  • 钡剂吞咽检查法钡餐是硫酸钡乳液,可以辅助X-射线成像。硫酸钡乳液被患者喝下去之后可以附着在消化道管壁上,阻挡X射线穿过,常用于显示食管和胃的形态。硫酸钡不会被消化,最终会和粪便一起排出
  • 海军武官驻外武官,即外交代表机构(大使馆、领事馆)的武职专员(法语:Attaché)。多由陆海空三军种的校官或将官中选派,处理军事性业务,为使馆中专司国防的馆员,也是一国军队的驻外代表。驻外武
  • 米兰达诉亚利桑那州案米兰达诉亚利桑那州案(英语:Miranda v. Arizona,384 U.S. 436 (1966))是联邦最高法院于1966年审理并最终以5比4作出判决的一个里程碑式的案件。在判决中,联邦最高法院规定在实施
  • 哈萨克斯坦国家图书馆哈萨克斯坦国家图书馆(哈萨克语:Национальная Библиотека Республики Казахстан),是哈萨克斯坦的国家图书馆。这座图书馆于1931年建
  • 安藤宏基安藤宏基(日语:安藤 宏基 ,1947年10月7日-),大阪府池田人,原名吴宏基,安藤百福的次男,日清食品的首席执行官。1971年3月,从庆应义塾大学商学部毕业,后留学美国哥伦比亚大学。他曾致力
  • EcchiEcchi(日语:エッチ)源自日本俗语,形容下流、好色,或是指性行为。1950年代,在日本女学生、青年之间流行的隐语,取自“变态”一词日语读音罗马化后“Hentai”的第一个字母“H”。1955