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斐波那契堆
斐波纳契堆(Fibonacci Heap)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所使用的斐波那契数。
斐波那契堆同二项堆(Binomial Heap)一样,也是一种可合并堆(Mergeable Heap)。与二项堆一样,斐波那契堆是由一组最小堆有序树构成,但堆中的树并不一定是二项树。与二项堆中树都是有序的不同,斐波那契堆中的树都是有根而无序的。
实际上,斐波那契堆松散地基于二项堆。如果不对斐波那契堆做任何 DECREASE-KEY 或 DELETE 操作,则堆中每棵树就和二项树一样。但是如果执行这两种操作,在一些状态下必须要破坏二项树的特征,比如DECREASE-KEY 或 DELETE 后,有的树高为 k,但是结点个数却少于 2k。这种情况下,堆中的树不是二项树。
斐波那契堆的优势是:不涉及删除元素的操作仅需要 O(1) 的平摊运行时间。
Operation | Binary | Binomial | Fibonacci | Pairing | Brodal | Rank-pairing |
---|---|---|---|---|---|---|
find-min | Θ(1) | Θ(1) | Θ(1) | Θ(1) | Θ(1) | Θ(1) |
delete-min | Θ(log n) | Θ(log n) | O(log n) | O(log n) | O(log n) | O(log n) |
insert | Θ(log n) | Θ(1) | Θ(1) | Θ(1) | Θ(1) | Θ(1) |
decrease-key | Θ(log n) | Θ(log n) | Θ(1) | Unknown | Θ(1) | Θ(1) |
merge | Θ(mlog(n+m)) | O(log n) | Θ(1) | Θ(1) | Θ(1) | Θ(1) |
对于斐波那契堆上的各种可合并操作,关键思想是尽可能久地将工作推后。例如,当向斐波那契堆中插入新结点或合并两个斐波那契堆时,并不去合并树,而是将这个工作留给 EXTRACT-MIN 操作。
斐波那契堆
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