斐波那契堆
计算机科学中树的集合
斐波那契堆(Fibonacci heap)是计算机科学的集合。它比二项式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。
简介
斐波那契堆(Fibonacci heap)是计算机科学的集合。它比二项式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
结构
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。
斐波那契堆中的都是有根的但是无序。每个节点x包含指向父节点的指针p[x]和指向任意一个子结点的child[x]。x的所有子节点都用双向循环链表链接起来,叫做x的子链表。子链表中的每一个节点y都有指向它的左兄弟的left[y]和右兄弟的right[y]。如果节点y是x仅有的子节点,则left[y]=right[y]=y。
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。
操作
建立一个新的斐波纳契堆
每个结点x的域
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[H]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[H] = 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[H]就指向根表中具有最小关键字的结点。
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;
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。
查找最小的节点
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。
合并两个斐波纳契堆
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。
释放(删除)最小的节点
分为三步:
降低一个节点的键值
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。
删除节点
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。
参考资料
最新修订时间:2023-12-23 19:44
目录
概述
简介
结构
参考资料