斐波那契堆 - 解析与实现

article/2025/8/29 17:27:12

概要

本章介绍斐波那契堆。和以往一样,本文会先对斐波那契堆的理论知识进行简单介绍,然后给出C语言的实现。后续再分别给出C++和Java版本的实现;实现的语言虽不同,但是原理如出一辙,选择其中之一进行了解即可。若文章有错误或不足的地方,请不吝指出!

目录
1. 斐波那契堆的介绍
2. 斐波那契堆的基本操作
3. 斐波那契堆的C实现(完整源码)
4. 斐波那契堆的C测试程序

转载请注明出处:斐波那契堆(一)之 图文解析 和 C语言的实现 - 如果天空不死 - 博客园


更多内容:数据结构与算法系列 目录

(01) 斐波那契堆(一)之 图文解析 和 C语言的实现 
(02) 斐波那契堆(二)之 C++的实现 
(03) 斐波那契堆(三)之 Java的实现

斐波那契堆的介绍

斐波那契堆(Fibonacci heap)是堆中一种,它和二项堆一样,也是一种可合并堆;可用于实现合并优先队列。斐波那契堆比二项堆具有更好的平摊分析性能,它的合并操作的时间复杂度是O(1)。
与二项堆一样,它也是由一组堆最小有序树组成,并且是一种可合并堆。
与二项堆不同的是,斐波那契堆中的树不一定是二项树;而且二项堆中的树是有序排列的,但是斐波那契堆中的树都是有根而无序的。

斐波那契堆的基本操作

1. 基本定义

typedef int Type;typedef struct _FibonacciNode
{Type   key;                     // 关键字(键值)int degree;                     // 度数struct _FibonacciNode *left;    // 左兄弟struct _FibonacciNode *right;   // 右兄弟struct _FibonacciNode *child;   // 第一个孩子节点struct _FibonacciNode *parent;  // 父节点int marked;                     //是否被删除第1个孩子(1表示删除,0表示未删除)
}FibonacciNode, FibNode;

FibNode是斐波那契堆的节点类,它包含的信息较多。key是用于比较节点大小的,degree是记录节点的度,left和right分别是指向节点的左右兄弟,child是节点的第一个孩子,parent是节点的父节点,marked是记录该节点是否被删除第1个孩子(marked在删除节点时有用)。

typedef struct _FibonacciHeap{int   keyNum;                   // 堆中节点的总数int   maxDegree;                // 最大度struct _FibonacciNode *min;     // 最小节点(某个最小堆的根节点)struct _FibonacciNode **cons;   // 最大度的内存区域
}FibonacciHeap, FibHeap;

FibHeap是斐波那契堆对应的类。min是保存当前堆的最小节点,keyNum用于记录堆中节点的总数,maxDegree用于记录堆中最大度,而cons在删除节点时来暂时保存堆数据的临时空间。

下面看看斐波那契堆的内存结构图。

从图中可以看出,斐波那契堆是由一组最小堆组成,这些最小堆的根节点组成了双向链表(后文称为"根链表");斐波那契堆中的最小节点就是"根链表中的最小节点"!

PS. 上面这幅图的结构和测试代码中的"基本信息"测试函数的结果是一致的;你可以通过测试程序来亲自验证!

2. 插入操作

插入操作非常简单:插入一个节点到堆中,直接将该节点插入到"根链表的min节点"之前即可;若被插入节点比"min节点"小,则更新"min节点"为被插入节点。

上面是插入操作的示意图。

斐波那契堆的根链表是"双向链表",这里将min节点看作双向联表的表头(后文也是如此)。在插入节点时,每次都是"将节点插入到min节点之前(即插入到双链表末尾)"。此外,对于根链表中最小堆都只有一个节点的情况,插入操作就很演化成双向链表的插入操作。

此外,插入操作示意图与测试程序中的"插入操作"相对应,感兴趣的可以亲自验证。

插入操作代码

/** 将"单个节点node"加入"链表root"之前*   a …… root*   a …… node …… root** 注意: 此处node是单个节点,而root是双向链表
*/
static void fib_node_add(FibNode *node, FibNode *root)
{node->left        = root->left;root->left->right = node;node->right       = root;root->left        = node;
}/** 将节点node插入到斐波那契堆heap中*/
static void fib_heap_insert_node(FibHeap *heap, FibNode *node)
{if (heap->keyNum == 0)heap->min = node;else{fib_node_add(node, heap->min);if (node->key < heap->min->key)heap->min = node;}heap->keyNum++;
}

3. 合并操作

合并操作和插入操作的原理非常类似:将一个堆的根链表插入到另一个堆的根链表上即可。简单来说,就是将两个双链表拼接成一个双向链表。

上面是合并操作的示意图。该操作示意图与测试程序中的"合并操作"相对应!

合并操作代码

/** 将双向链表b链接到双向链表a的后面** 注意: 此处a和b都是双向链表
*/
static void fib_node_cat(FibNode *a, FibNode *b)
{FibNode *tmp;tmp            = a->right;a->right       = b->right;b->right->left = a;b->right       = tmp;tmp->left      = b;
}/** 将h1, h2合并成一个堆,并返回合并后的堆*/
FibHeap* fib_heap_union(FibHeap *h1, FibHeap *h2)
{FibHeap *tmp;if (h1==NULL)return h2;if (h2==NULL)return h1;// 以h1为"母",将h2附加到h1上;下面是保证h1的度数大,尽可能的少操作。if(h2->maxDegree > h1->maxDegree){tmp = h1;h1 = h2;h2 = tmp;}if((h1->min) == NULL)                // h1无"最小节点"{h1->min = h2->min;h1->keyNum = h2->keyNum;free(h2->cons);free(h2);}else if((h2->min) == NULL)           // h1有"最小节点" && h2无"最小节点"{free(h2->cons);free(h2);}                                   // h1有"最小节点" && h2有"最小节点"else{// 将"h2中根链表"添加到"h1"中fib_node_cat(h1->min, h2->min);if (h1->min->key > h2->min->key)h1->min = h2->min;h1->keyNum += h2->keyNum;free(h2->cons);free(h2);}return h1;
}

4. 取出最小节点

抽取最小结点的操作是斐波那契堆中较复杂的操作。
(1)将要抽取最小结点的子树都直接串联在根表中;
(2)合并所有degree相等的树,直到没有相等的degree的树。

上面是取出最小节点的示意图。图中应该写的非常明白了,若有疑问,看代码。

此外,该操作示意图与测试程序中的"删除最小节点"相对应!有兴趣的可以亲自验证。

取出最小节点代码

/** 移除最小节点,并返回移除节点后的斐波那契堆*/
FibNode* _fib_heap_extract_min(FibHeap *heap)
{if (heap==NULL || heap->min==NULL)return NULL;FibNode *child = NULL;FibNode *min = heap->min;// 将min每一个儿子(儿子和儿子的兄弟)都添加到"斐波那契堆的根链表"中while (min->child != NULL){child = min->child;fib_node_remove(child);if (child->right == child)min->child = NULL;elsemin->child = child->right;fib_node_add(child, heap->min);child->parent = NULL;}// 将min从根链表中移除fib_node_remove(min);// 若min是堆中唯一节点,则设置堆的最小节点为NULL;// 否则,设置堆的最小节点为一个非空节点(min->right),然后再进行调节。if (min->right == min)heap->min = NULL;else{heap->min = min->right;fib_heap_consolidate(heap);}heap->keyNum--;return min;
}

其中fib_heap_consolidate(heap)的作用是合并斐波那契堆的根链表中相同度数的树,它的相关代码如下:

 View Code

5. 减小节点值

减少斐波那契堆中的节点的键值,这个操作的难点是:如果减少节点后破坏了"最小堆"性质,如何去维护呢?下面对一般性情况进行分析。
(1) 首先,将"被减小节点"从"它所在的最小堆"剥离出来;然后将"该节点"关联到"根链表"中。 倘若被减小的节点不是单独一个节点,而是包含子树的树根。则是将以"被减小节点"为根的子树从"最小堆"中剥离出来,然后将该树关联到根链表中。
(2) 接着,对"被减少节点"的原父节点进行"级联剪切"。所谓"级联剪切",就是在被减小节点破坏了最小堆性质,并被切下来之后;再从"它的父节点"进行递归级联剪切操作。
      而级联操作的具体动作则是:若父节点(被减小节点的父节点)的marked标记为false,则将其设为true,然后退出。
                                                          否则,将父节点从最小堆中切下来(方式和"切被减小节点的方式"一样);然后递归对祖父节点进行"级联剪切"。
      marked标记的作用就是用来标记"该节点的子节点是否有被删除过",它的作用是来实现级联剪切。而级联剪切的真正目的是为了防止"最小堆"由二叉树演化成链表。
(3) 最后,别忘了对根链表的最小节点进行更新。

上面是减小节点值的示意图。该操作示意图与测试程序中的"减小节点"相对应!

减小节点值的代码

/* * 将斐波那契堆heap中节点node的值减少为key*/
static void fib_heap_decrease(FibHeap *heap, FibNode *node, Type key)
{FibNode *parent;if (heap==NULL || heap->min==NULL ||node==NULL) return ;if ( key>=node->key){printf("decrease failed: the new key(%d) is no smaller than current key(%d)\n", key, node->key);return ;}node->key = key;parent = node->parent;if (parent!=NULL && node->key < parent->key){// 将node从父节点parent中剥离出来,并将node添加到根链表中fib_heap_cut(heap, node, parent);fib_heap_cascading_cut(heap, parent);}// 更新最小节点if (node->key < heap->min->key)heap->min = node;
}

其中,fib_heap_cut()和fib_heap_cascading_cut()的相关代码如下:

 View Code

6. 增加节点值

增加节点值和减少节点值类似,这个操作的难点也是如何维护"最小堆"性质。思路如下:
(1) 将"被增加节点"的"左孩子和左孩子的所有兄弟"都链接到根链表中。
(2) 接下来,把"被增加节点"添加到根链表;但是别忘了对其进行级联剪切。

上面是增加节点值的示意图。该操作示意图与测试程序中的"增大节点"相对应!

增加节点值的代码

/* * 将斐波那契堆heap中节点node的值增加为key*/
static void fib_heap_increase(FibHeap *heap, FibNode *node, Type key)
{FibNode *child, *parent, *right;if (heap==NULL || heap->min==NULL ||node==NULL) return ;if (key <= node->key){printf("increase failed: the new key(%d) is no greater than current key(%d)\n", key, node->key);return ;}// 将node每一个儿子(不包括孙子,重孙,...)都添加到"斐波那契堆的根链表"中while (node->child != NULL){child = node->child;fib_node_remove(child);               // 将child从node的子链表中删除if (child->right == child)node->child = NULL;elsenode->child = child->right;fib_node_add(child, heap->min);       // 将child添加到根链表中child->parent = NULL;}node->degree = 0;node->key = key;// 如果node不在根链表中,//     则将node从父节点parent的子链接中剥离出来,//     并使node成为"堆的根链表"中的一员,//     然后进行"级联剪切"// 否则,则判断是否需要更新堆的最小节点parent = node->parent;if(parent != NULL){fib_heap_cut(heap, node, parent);fib_heap_cascading_cut(heap, parent);}else if(heap->min == node){right = node->right;while(right != node){if(node->key > right->key)heap->min = right;right = right->right;}}
}

7. 删除节点

删除节点,本文采用了操作是:"取出最小节点"和"减小节点值"的组合。
(1) 先将被删除节点的键值减少。减少后的值要比"原最小节点的值"即可。
(2) 接着,取出最小节点即可。

删除节点值的代码

/** 删除结点node*/
static void _fib_heap_delete(FibHeap *heap, FibNode *node)
{Type min = heap->min->key;fib_heap_decrease(heap, node, min-1);_fib_heap_extract_min(heap);free(node);
}


注意:关于斐波那契堆的"更新"、"打印"、"销毁"等接口就不再单独介绍了。后文的源码中有给出它们的实现代码,Please RTFSC(Read The Fucking Source Code)!

斐波那契堆的C实现(完整源码)

斐波那契堆的头文件(fibonacci_heap.h)

#ifndef _FIBONACCI_HEAP_H_
#define _FIBONACCI_HEAP_H_typedef int Type;typedef struct _FibonacciNode
{Type   key;                        // 关键字(键值)int degree;                        // 度数struct _FibonacciNode *left;    // 左兄弟struct _FibonacciNode *right;    // 右兄弟struct _FibonacciNode *child;    // 第一个孩子节点struct _FibonacciNode *parent;    // 父节点int marked;                       //是否被删除第1个孩子(1表示删除,0表示未删除)
}FibonacciNode, FibNode;typedef struct _FibonacciHeap{int   keyNum;                    // 堆中节点的总数int   maxDegree;                // 最大度struct _FibonacciNode *min;        // 最小节点(某个最小堆的根节点)struct _FibonacciNode **cons;    // 最大度的内存区域
}FibonacciHeap, FibHeap;// 创建Fibonacci堆
FibHeap* fib_heap_make();
// 新建键值为key的节点,并将其插入到斐波那契堆中
void fib_heap_insert_key(FibHeap *heap, Type key);
// 删除键值为key的结点
void fib_heap_delete(FibHeap *heap, Type key);
// 移除最小节点
void fib_heap_extract_min(FibHeap *heap);
// 更新heap的中的oldkey为newkey
void fib_heap_update(FibHeap *heap, Type oldkey, Type newkey);
// 将h1, h2合并成一个堆,并返回合并后的堆
FibHeap* fib_heap_union(FibHeap *h1, FibHeap *h2);
// 在斐波那契堆heap中是否存在键值为key的节点;存在返回1,否则返回0。
int fib_heap_contains(FibHeap *heap, Type key);
// 获取最小节点对应的值(保存在pkey中);成功返回1,失败返回0。
int fib_heap_get_min(FibHeap *heap, Type *pkey);
// 销毁斐波那契堆
void fib_heap_destroy(FibHeap *heap);
// 打印"斐波那契堆"
void fib_print(FibHeap *heap);#endif

斐波那契堆的实现文件(fibonacci_heap.c)

/*** C语言实现的斐波那契堆** @author skywang* @date 2014/04/05*/#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <float.h>
#include "fibonacci_heap.h"#if 0
#define LOG2(x) ({ \unsigned int _i = 0; \__asm__("bsr %1, %0" : "=r" (_i) : "r" ((x))); \_i; })
#else   // 注意:通过gcc编译时,要添加 -lm 选项。
#define LOG2(x) ((log((double)(x))) / (log(2.0)))
#endifstatic FibNode *fib_heap_search(FibHeap *heap, Type key);/** 将node从双链表移除*/
static void fib_node_remove(FibNode *node)
{node->left->right = node->right;node->right->left = node->left;
}/** 将"单个节点node"加入"链表root"之前*   a …… root*   a …… node …… root** 注意: 此处node是单个节点,而root是双向链表
*/
static void fib_node_add(FibNode *node, FibNode *root)
{node->left        = root->left;root->left->right = node;node->right       = root;root->left        = node;
}/** 将双向链表b链接到双向链表a的后面** 注意: 此处a和b都是双向链表
*/
static void fib_node_cat(FibNode *a, FibNode *b)
{FibNode *tmp;tmp            = a->right;a->right       = b->right;b->right->left = a;b->right       = tmp;tmp->left      = b;
}/** 创建斐波那契堆*/
FibHeap* fib_heap_make()
{FibHeap* heap;heap = (FibHeap *) malloc(sizeof(FibHeap));if (heap == NULL){printf("Error: make FibHeap failed\n");return NULL;}heap->keyNum = 0;heap->maxDegree = 0;heap->min = NULL;heap->cons = NULL;return heap;
}/** 创建斐波那契堆的节点*/
static FibNode* fib_node_make(Type key)
{FibNode * node;node = (FibNode *) malloc(sizeof(FibNode));if (node == NULL){printf("Error: make Node failed\n");return NULL;}node->key    = key;node->degree = 0;node->left   = node;node->right  = node;node->parent = NULL;node->child  = NULL;return node;
}/** 将节点node插入到斐波那契堆heap中*/
static void fib_heap_insert_node(FibHeap *heap, FibNode *node)
{if (heap->keyNum == 0)heap->min = node;else{fib_node_add(node, heap->min);if (node->key < heap->min->key)heap->min = node;}heap->keyNum++;
}/** 新建键值为key的节点,并将其插入到斐波那契堆中*/
void fib_heap_insert_key(FibHeap *heap, Type key)
{FibNode *node;if (heap==NULL)return ;node = fib_node_make(key);if (node == NULL)return ;fib_heap_insert_node(heap, node);
}/** 将h1, h2合并成一个堆,并返回合并后的堆*/
FibHeap* fib_heap_union(FibHeap *h1, FibHeap *h2)
{FibHeap *tmp;if (h1==NULL)return h2;if (h2==NULL)return h1;// 以h1为"母",将h2附加到h1上;下面是保证h1的度数大,尽可能的少操作。if(h2->maxDegree > h1->maxDegree){tmp = h1;h1 = h2;h2 = tmp;}if((h1->min) == NULL)                // h1无"最小节点"{h1->min = h2->min;h1->keyNum = h2->keyNum;free(h2->cons);free(h2);}else if((h2->min) == NULL)           // h1有"最小节点" && h2无"最小节点"{free(h2->cons);free(h2);}                                   // h1有"最小节点" && h2有"最小节点"else{// 将"h2中根链表"添加到"h1"中fib_node_cat(h1->min, h2->min);if (h1->min->key > h2->min->key)h1->min = h2->min;h1->keyNum += h2->keyNum;free(h2->cons);free(h2);}return h1;
}/** 将"堆的最小结点"从根链表中移除,* 这意味着"将最小节点所属的树"从堆中移除!*/
static FibNode *fib_heap_remove_min(FibHeap *heap)
{FibNode *min = heap->min;if (heap->min == min->right)heap->min = NULL;else{fib_node_remove(min);heap->min = min->right;}min->left = min->right = min;return min;
}/** 将node链接到root根结点*/
static void fib_heap_link(FibHeap * heap, FibNode * node, FibNode *root)
{// 将node从双链表中移除fib_node_remove(node);// 将node设为root的孩子if (root->child == NULL)root->child = node;elsefib_node_add(node, root->child);node->parent = root;root->degree++;node->marked = 0;
}/** 创建fib_heap_consolidate所需空间*/
static void fib_heap_cons_make(FibHeap * heap)
{int old = heap->maxDegree;// 计算log2(x),"+1"意味着向上取整!// ex. log2(13) = 3,向上取整为3+1=4。heap->maxDegree = LOG2(heap->keyNum) + 1;// 如果原本空间不够,则再次分配内存if (old >= heap->maxDegree)return ;// 因为度为heap->maxDegree可能被合并,所以要maxDegree+1heap->cons = (FibNode **)realloc(heap->cons,sizeof(FibHeap *) * (heap->maxDegree + 1));
}/** 合并斐波那契堆的根链表中左右相同度数的树*/
static void fib_heap_consolidate(FibHeap *heap)
{int i, d, D;FibNode *x, *y, *tmp;fib_heap_cons_make(heap);//开辟哈希所用空间D = heap->maxDegree + 1;for (i = 0; i < D; i++)heap->cons[i] = NULL;// 合并相同度的根节点,使每个度数的树唯一while (heap->min != NULL){x = fib_heap_remove_min(heap);    // 取出堆中的最小树(最小节点所在的树)d = x->degree;                    // 获取最小树的度数// heap->cons[d] != NULL,意味着有两棵树(x和y)的"度数"相同。while (heap->cons[d] != NULL){y = heap->cons[d];            // y是"与x的度数相同的树"if (x->key > y->key)        // 保证x的键值比y小{tmp = x;x = y;y = tmp;}fib_heap_link(heap, y, x);    // 将y链接到x中heap->cons[d] = NULL;d++;}heap->cons[d] = x;}heap->min = NULL;// 将heap->cons中的结点重新加到根表中for (i=0; i<D; i++){if (heap->cons[i] != NULL){if (heap->min == NULL)heap->min = heap->cons[i];else{fib_node_add(heap->cons[i], heap->min);if ((heap->cons[i])->key < heap->min->key)heap->min = heap->cons[i];}}}
}/** 移除最小节点,并返回移除节点后的斐波那契堆*/
FibNode* _fib_heap_extract_min(FibHeap *heap)
{if (heap==NULL || heap->min==NULL)return NULL;FibNode *child = NULL;FibNode *min = heap->min;// 将min每一个儿子(儿子和儿子的兄弟)都添加到"斐波那契堆的根链表"中while (min->child != NULL){child = min->child;fib_node_remove(child);if (child->right == child)min->child = NULL;elsemin->child = child->right;fib_node_add(child, heap->min);child->parent = NULL;}// 将min从根链表中移除fib_node_remove(min);// 若min是堆中唯一节点,则设置堆的最小节点为NULL;// 否则,设置堆的最小节点为一个非空节点(min->right),然后再进行调节。if (min->right == min)heap->min = NULL;else{heap->min = min->right;fib_heap_consolidate(heap);}heap->keyNum--;return min;
}void fib_heap_extract_min(FibHeap *heap)
{FibNode *node;if (heap==NULL || heap->min==NULL)return ;node = _fib_heap_extract_min(heap);if (node!=NULL)free(node);
}/** 在斐波那契堆heap中是否存在键值为key的节点;存在返回1,否则返回0。*/
int fib_heap_get_min(FibHeap *heap, Type *pkey)
{if (heap==NULL || heap->min==NULL || pkey==NULL)return 0;*pkey = heap->min->key;return 1;
}/** 修改度数*/
static void renew_degree(FibNode *parent, int degree)
{parent->degree -= degree;if (parent-> parent != NULL)renew_degree(parent->parent, degree);
}/** 将node从父节点parent的子链接中剥离出来,* 并使node成为"堆的根链表"中的一员。*/
static void fib_heap_cut(FibHeap *heap, FibNode *node, FibNode *parent)
{fib_node_remove(node);renew_degree(parent, node->degree);// node没有兄弟if (node == node->right)parent->child = NULL;elseparent->child = node->right;node->parent = NULL;node->left = node->right = node;node->marked = 0;// 将"node所在树"添加到"根链表"中fib_node_add(node, heap->min);
}/** 对节点node进行"级联剪切"** 级联剪切:如果减小后的结点破坏了最小堆性质,*     则把它切下来(即从所在双向链表中删除,并将*     其插入到由最小树根节点形成的双向链表中),*     然后再从"被切节点的父节点"到所在树根节点递归执行级联剪枝*/
static void fib_heap_cascading_cut(FibHeap *heap, FibNode *node)
{FibNode *parent = node->parent;if (parent != NULL)return ;if (node->marked == 0)node->marked = 1;else{fib_heap_cut(heap, node, parent);fib_heap_cascading_cut(heap, parent);}
}/** 将斐波那契堆heap中节点node的值减少为key*/
static void fib_heap_decrease(FibHeap *heap, FibNode *node, Type key)
{FibNode *parent;if (heap==NULL || heap->min==NULL ||node==NULL)return ;if ( key>=node->key){printf("decrease failed: the new key(%d) is no smaller than current key(%d)\n", key, node->key);return ;}node->key = key;parent = node->parent;if (parent!=NULL && node->key < parent->key){// 将node从父节点parent中剥离出来,并将node添加到根链表中fib_heap_cut(heap, node, parent);fib_heap_cascading_cut(heap, parent);}// 更新最小节点if (node->key < heap->min->key)heap->min = node;
}/** 将斐波那契堆heap中节点node的值增加为key*/
static void fib_heap_increase(FibHeap *heap, FibNode *node, Type key)
{FibNode *child, *parent, *right;if (heap==NULL || heap->min==NULL ||node==NULL)return ;if (key <= node->key){printf("increase failed: the new key(%d) is no greater than current key(%d)\n", key, node->key);return ;}// 将node每一个儿子(不包括孙子,重孙,...)都添加到"斐波那契堆的根链表"中while (node->child != NULL){child = node->child;fib_node_remove(child);               // 将child从node的子链表中删除if (child->right == child)node->child = NULL;elsenode->child = child->right;fib_node_add(child, heap->min);       // 将child添加到根链表中child->parent = NULL;}node->degree = 0;node->key = key;// 如果node不在根链表中,//     则将node从父节点parent的子链接中剥离出来,//     并使node成为"堆的根链表"中的一员,//     然后进行"级联剪切"// 否则,则判断是否需要更新堆的最小节点parent = node->parent;if(parent != NULL){fib_heap_cut(heap, node, parent);fib_heap_cascading_cut(heap, parent);}else if(heap->min == node){right = node->right;while(right != node){if(node->key > right->key)heap->min = right;right = right->right;}}
}/** 更新二项堆heap的节点node的键值为key*/
void _fib_heap_update(FibHeap *heap, FibNode *node, Type key)
{if(key < node->key)fib_heap_decrease(heap, node, key);else if(key > node->key)fib_heap_increase(heap, node, key);elseprintf("No need to update!!!\n");
}void fib_heap_update(FibHeap *heap, Type oldkey, Type newkey)
{FibNode *node;if (heap==NULL)return ;node = fib_heap_search(heap, oldkey);if (node!=NULL)_fib_heap_update(heap, node, newkey);
}/** 在最小堆root中查找键值为key的节点*/
static FibNode* fib_node_search(FibNode *root, Type key)
{FibNode *t = root;    // 临时节点FibNode *p = NULL;    // 要查找的节点if (root==NULL)return root;do{if (t->key == key){p = t;break;}else{if ((p = fib_node_search(t->child, key)) != NULL)break;}t = t->right;} while (t != root);return p;
}/** 在斐波那契堆heap中查找键值为key的节点*/
static FibNode *fib_heap_search(FibHeap *heap, Type key)
{if (heap==NULL || heap->min==NULL)return NULL;return fib_node_search(heap->min, key);
}/** 在斐波那契堆heap中是否存在键值为key的节点。* 存在返回1,否则返回0。*/
int fib_heap_contains(FibHeap *heap, Type key)
{return fib_heap_search(heap,key)!=NULL ? 1: 0;
}/** 删除结点node*/
static void _fib_heap_delete(FibHeap *heap, FibNode *node)
{Type min = heap->min->key;fib_heap_decrease(heap, node, min-1);_fib_heap_extract_min(heap);free(node);
}void fib_heap_delete(FibHeap *heap, Type key)
{FibNode *node;if (heap==NULL || heap->min==NULL)return ;node = fib_heap_search(heap, key);if (node==NULL)return ;_fib_heap_delete(heap, node);
}/** 销毁斐波那契堆*/
static void fib_node_destroy(FibNode *node)
{FibNode *start = node;if(node == NULL)return;do {fib_node_destroy(node->child);// 销毁node,并将node指向下一个node = node->right;free(node->left);} while(node != start);
}void fib_heap_destroy(FibHeap *heap)
{fib_node_destroy(heap->min);free(heap->cons);free(heap);
}/** 打印"斐波那契堆"** 参数说明:*     node       -- 当前节点*     prev       -- 当前节点的前一个节点(父节点or兄弟节点)*     direction  --  1,表示当前节点是一个左孩子;*                    2,表示当前节点是一个兄弟节点。*/
static void _fib_print(FibNode *node, FibNode *prev, int direction)
{FibonacciNode *start=node;if (node==NULL)return ;do{if (direction == 1)printf("%8d(%d) is %2d's child\n", node->key, node->degree, prev->key);elseprintf("%8d(%d) is %2d's next\n", node->key, node->degree, prev->key);if (node->child != NULL)_fib_print(node->child, node, 1);// 兄弟节点prev = node;node = node->right;direction = 2;} while(node != start);
}void fib_print(FibHeap *heap)
{int i=0;FibonacciNode *p;if (heap==NULL || heap->min==NULL)return ;printf("== 斐波那契堆的详细信息: ==\n");p = heap->min;do {i++;printf("%2d. %4d(%d) is root\n", i, p->key, p->degree);_fib_print(p->child, p, 1);p = p->right;} while (p != heap->min);printf("\n");
}

斐波那契堆的测试程序(main.c)

/*** C语言实现的斐波那契堆** @author skywang* @date 2014/04/06*/#include <stdio.h>
#include "fibonacci_heap.h"#define DEBUG 0#if DEBUG
#define log(x, ...)   printf(x, __VA_ARGS__)
#else
#define log(x, ...)
#endif#define LENGTH(a) ( (sizeof(a)) / (sizeof(a[0])) )// 共8个
int a[] = {12,  7, 25, 15, 28,33, 41, 1};
// 共14个
int b[] = {18, 35, 20, 42,  9,31, 23,  6, 48, 11,24, 52, 13, 2};// 验证"基本信息(斐波那契堆的结构)"
void test_basic()
{int i;int blen=LENGTH(b);FibHeap *hb = fib_heap_make();// 斐波那契堆hbprintf("== 斐波那契堆(hb)中依次添加: ");for(i=0; i<blen; i++){printf("%d ", b[i]);fib_heap_insert_key(hb, b[i]);}printf("\n");printf("== 斐波那契堆(hb)删除最小节点\n");fib_heap_extract_min(hb);fib_print(hb);fib_heap_destroy(hb);
}// 验证"插入操作"
void test_insert()
{int i;int alen=LENGTH(a);FibHeap *ha = fib_heap_make();// 斐波那契堆haprintf("== 斐波那契堆(ha)中依次添加: ");for(i=0; i<alen; i++){printf("%d ", a[i]);fib_heap_insert_key(ha, a[i]);}printf("\n");printf("== 斐波那契堆(ha)删除最小节点\n");fib_heap_extract_min(ha);fib_print(ha);// 插入50printf("== 插入50\n");fib_heap_insert_key(ha, 50);fib_print(ha);fib_heap_destroy(ha);
}// 验证"合并操作"
void test_union()
{int i;int alen=LENGTH(a);int blen=LENGTH(b);FibHeap *ha = fib_heap_make();FibHeap *hb = fib_heap_make();// 斐波那契堆haprintf("== 斐波那契堆(ha)中依次添加: ");for(i=0; i<alen; i++){printf("%d ", a[i]);fib_heap_insert_key(ha, a[i]);}printf("\n");printf("== 斐波那契堆(ha)删除最小节点\n");fib_heap_extract_min(ha);fib_print(ha);// 斐波那契堆hbprintf("== 斐波那契堆(hb)中依次添加: ");for(i=0; i<blen; i++){printf("%d ", b[i]);fib_heap_insert_key(hb, b[i]);}printf("\n");printf("== 斐波那契堆(hb)删除最小节点\n");fib_heap_extract_min(hb);fib_print(hb);// 将"斐波那契堆hb"合并到"斐波那契堆ha"中。printf("== 合并ha和hb\n");ha = fib_heap_union(ha, hb);fib_print(ha);// 销毁堆fib_heap_destroy(ha);
}// 验证"删除最小节点"
void test_remove_min()
{int i;int alen=LENGTH(a);int blen=LENGTH(b);FibHeap *ha = fib_heap_make();FibHeap *hb = fib_heap_make();// 斐波那契堆haprintf("== 斐波那契堆(ha)中依次添加: ");for(i=0; i<alen; i++){printf("%d ", a[i]);fib_heap_insert_key(ha, a[i]);}printf("\n");printf("== 斐波那契堆(ha)删除最小节点\n");fib_heap_extract_min(ha);//fib_print(ha);// 斐波那契堆hbprintf("== 斐波那契堆(hb)中依次添加: ");for(i=0; i<blen; i++){printf("%d ", b[i]);fib_heap_insert_key(hb, b[i]);}printf("\n");printf("== 斐波那契堆(hb)删除最小节点\n");fib_heap_extract_min(hb);//fib_print(hb);// 将"斐波那契堆hb"合并到"斐波那契堆ha"中。printf("== 合并ha和hb\n");ha = fib_heap_union(ha, hb);fib_print(ha);printf("== 删除最小节点\n");fib_heap_extract_min(ha);fib_print(ha);// 销毁堆fib_heap_destroy(ha);
}// 验证"减小节点"
void test_decrease()
{int i;int blen=LENGTH(b);FibHeap *hb = fib_heap_make();// 斐波那契堆hbprintf("== 斐波那契堆(hb)中依次添加: ");for(i=0; i<blen; i++){printf("%d ", b[i]);fib_heap_insert_key(hb, b[i]);}printf("\n");printf("== 斐波那契堆(hb)删除最小节点\n");fib_heap_extract_min(hb);fib_print(hb);printf("== 将20减小为2\n");fib_heap_update(hb, 20, 2);fib_print(hb);fib_heap_destroy(hb);
}// 验证"增大节点"
void test_increase()
{int i;int blen=LENGTH(b);FibHeap *hb = fib_heap_make();// 斐波那契堆hbprintf("== 斐波那契堆(hb)中依次添加: ");for(i=0; i<blen; i++){printf("%d ", b[i]);fib_heap_insert_key(hb, b[i]);}printf("\n");printf("== 斐波那契堆(hb)删除最小节点\n");fib_heap_extract_min(hb);fib_print(hb);fib_heap_update(hb, 20, 60);printf("== 将20增加为60\n");fib_print(hb);fib_heap_destroy(hb);
}// 验证"删除节点"
void test_delete()
{int i;int blen=LENGTH(b);FibHeap *hb = fib_heap_make();// 斐波那契堆hbprintf("== 斐波那契堆(hb)中依次添加: ");for(i=0; i<blen; i++){printf("%d ", b[i]);fib_heap_insert_key(hb, b[i]);}printf("\n");printf("== 斐波那契堆(hb)删除最小节点\n");fib_heap_extract_min(hb);fib_print(hb);fib_heap_delete(hb, 20);printf("== 删除节点20\n");fib_print(hb);fib_heap_destroy(hb);
}void main()
{// 验证"基本信息(斐波那契堆的结构)"test_basic();// 验证"插入操作"//test_insert();// 验证"合并操作"//test_union();// 验证"删除最小节点"//test_remove_min();// 验证"减小节点"//test_decrease();// 验证"增大节点"//test_increase();// 验证"删除节点"//test_delete();
}

斐波那契堆的C测试程序

斐波那契堆的测试程序包括了"插入"、"合并"、"增大"、"减小"、"删除"、"基本信息"等几种功能的测试代码。默认是运行的"基本信息(验证斐波那契堆的结构)"测试代码,你可以根据自己的需要来对相应的功能进行验证!

注意:C语言版的斐波那契堆的LOG2宏定义中使用了math.h,记得引入math库。例如,若你是在Linux下通过gcc编译,记得添加-lm参数(gcc *.c -lm)。

下面是基本信息测试代码的运行结果:

== 斐波那契堆(hb)中依次添加: 18 35 20 42 9 31 23 6 48 11 24 52 13 2 
== 斐波那契堆(hb)删除最小节点
== 斐波那契堆的详细信息: ==1.    6(3) is root9(0) is  6's child18(1) is  9's next35(0) is 18's child20(2) is 18's next42(0) is 20's child23(1) is 42's next31(0) is 23's child2.   11(2) is root48(0) is 11's child24(1) is 48's next52(0) is 24's child3.   13(0) is root

斐波那契堆的C++实现(完整源码)

斐波那契堆的实现文件(FibHeap.cpp)

/*** C++: 斐波那契堆** @author skywang* @date 2014/04/06*/#ifndef _FIBONACCI_TREE_HPP_
#define _FIBONACCI_TREE_HPP_#include <iomanip>
#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <cmath>
using namespace std;template <class T>
class FibNode {public:T key;                // 关键字(键值)int degree;            // 度数FibNode<T> *left;    // 左兄弟FibNode<T> *right;    // 右兄弟FibNode<T> *child;    // 第一个孩子节点FibNode<T> *parent;    // 父节点bool marked;        // 是否被删除第一个孩子FibNode(T value):key(value), degree(0), marked(false),left(NULL),right(NULL),child(NULL),parent(NULL) {key    = value;degree = 0;marked = false;left   = this;right  = this;parent = NULL;child  = NULL;}
};template <class T>
class FibHeap {private:int keyNum;         // 堆中节点的总数int maxDegree;      // 最大度FibNode<T> *min;    // 最小节点(某个最小堆的根节点)FibNode<T> **cons;    // 最大度的内存区域public:FibHeap();~FibHeap();// 新建key对应的节点,并将其插入到斐波那契堆中void insert(T key);// 移除斐波那契堆中的最小节点void removeMin();// 将other合并到当前堆中void combine(FibHeap<T> *other);// 获取斐波那契堆中最小键值,并保存到pkey中;成功返回true,否则返回false。bool minimum(T *pkey);// 将斐波那契堆中键值oldkey更新为newkeyvoid update(T oldkey, T newkey);// 删除键值为key的节点void remove(T key);// 斐波那契堆中是否包含键值keybool contains(T key);// 打印斐波那契堆void print();// 销毁void destroy();private:// 将node从双链表移除void removeNode(FibNode<T> *node);// 将node堆结点加入root结点之前(循环链表中)void addNode(FibNode<T> *node, FibNode<T> *root);// 将双向链表b链接到双向链表a的后面void catList(FibNode<T> *a, FibNode<T> *b);// 将节点node插入到斐波那契堆中void insert(FibNode<T> *node);// 将"堆的最小结点"从根链表中移除,FibNode<T>* extractMin();// 将node链接到root根结点void link(FibNode<T>* node, FibNode<T>* root);// 创建consolidate所需空间void makeCons();// 合并斐波那契堆的根链表中左右相同度数的树void consolidate();// 修改度数void renewDegree(FibNode<T> *parent, int degree);// 将node从父节点parent的子链接中剥离出来,并使node成为"堆的根链表"中的一员。void cut(FibNode<T> *node, FibNode<T> *parent);// 对节点node进行"级联剪切"void cascadingCut(FibNode<T> *node) ;// 将斐波那契堆中节点node的值减少为keyvoid decrease(FibNode<T> *node, T key);// 将斐波那契堆中节点node的值增加为keyvoid increase(FibNode<T> *node, T key);// 更新斐波那契堆的节点node的键值为keyvoid update(FibNode<T> *node, T key);// 在最小堆root中查找键值为key的节点FibNode<T>* search(FibNode<T> *root, T key);// 在斐波那契堆中查找键值为key的节点FibNode<T>* search(T key);// 删除结点nodevoid remove(FibNode<T> *node);// 销毁斐波那契堆void destroyNode(FibNode<T> *node);// 打印"斐波那契堆"void print(FibNode<T> *node, FibNode<T> *prev, int direction);
};/** 构造函数*/
template <class T>
FibHeap<T>::FibHeap()
{keyNum = 0;maxDegree = 0;min = NULL;cons = NULL;
}/** 析构函数*/
template <class T>
FibHeap<T>::~FibHeap()
{
}/** 将node从双链表移除*/
template <class T>
void FibHeap<T>::removeNode(FibNode<T> *node)
{node->left->right = node->right;node->right->left = node->left;
}/** 将node堆结点加入root结点之前(循环链表中)*   a …… root*   a …… node …… root
*/
template <class T>
void FibHeap<T>::addNode(FibNode<T> *node, FibNode<T> *root)
{node->left        = root->left;root->left->right = node;node->right       = root;root->left        = node;
}/** 将节点node插入到斐波那契堆中*/
template <class T>
void FibHeap<T>::insert(FibNode<T> *node)
{if (keyNum == 0)min = node;else{addNode(node, min);if (node->key < min->key)min = node;}keyNum++;
}/** 新建键值为key的节点,并将其插入到斐波那契堆中*/
template <class T>
void FibHeap<T>::insert(T key)
{FibNode<T> *node;node = new FibNode<T>(key);if (node == NULL)return ;insert(node);
}/** 将双向链表b链接到双向链表a的后面** 注意: 此处a和b都是双向链表*/
template <class T>
void FibHeap<T>::catList(FibNode<T> *a, FibNode<T> *b)
{FibNode<T> *tmp;tmp            = a->right;a->right       = b->right;b->right->left = a;b->right       = tmp;tmp->left      = b;
}/** 将other合并到当前堆中*/
template <class T>
void FibHeap<T>::combine(FibHeap<T> *other)
{if (other==NULL)return ;if(other->maxDegree > this->maxDegree)swap(*this, *other);if((this->min) == NULL)                // this无"最小节点"{this->min = other->min;this->keyNum = other->keyNum;free(other->cons);delete other;}else if((other->min) == NULL)           // this有"最小节点" && other无"最小节点"{free(other->cons);delete other;}                                       // this有"最小节点" && other有"最小节点"else{// 将"other中根链表"添加到"this"中catList(this->min, other->min);if (this->min->key > other->min->key)this->min = other->min;this->keyNum += other->keyNum;free(other->cons);delete other;}
}/** 将"堆的最小结点"从根链表中移除,* 这意味着"将最小节点所属的树"从堆中移除!*/
template <class T>
FibNode<T>* FibHeap<T>::extractMin()
{FibNode<T> *p = min;if (p == p->right)min = NULL;else{removeNode(p);min = p->right;}p->left = p->right = p;return p;
}/** 将node链接到root根结点*/
template <class T>
void FibHeap<T>::link(FibNode<T>* node, FibNode<T>* root)
{// 将node从双链表中移除removeNode(node);// 将node设为root的孩子if (root->child == NULL)root->child = node;elseaddNode(node, root->child);node->parent = root;root->degree++;node->marked = false;
}/** 创建consolidate所需空间*/
template <class T>
void FibHeap<T>::makeCons()
{int old = maxDegree;// 计算log2(keyNum),"+1"意味着向上取整!// ex. log2(13) = 3,向上取整为3+1=4。maxDegree = (log(keyNum)/log(2.0)) + 1;if (old >= maxDegree)return ;// 因为度为maxDegree可能被合并,所以要maxDegree+1cons = (FibNode<T> **)realloc(cons,sizeof(FibHeap<T> *) * (maxDegree + 1));
}/** 合并斐波那契堆的根链表中左右相同度数的树*/
template <class T>
void FibHeap<T>::consolidate()
{int i, d, D;FibNode<T> *x, *y, *tmp;makeCons();//开辟哈希所用空间D = maxDegree + 1;for (i = 0; i < D; i++)cons[i] = NULL;// 合并相同度的根节点,使每个度数的树唯一while (min != NULL){x = extractMin();                // 取出堆中的最小树(最小节点所在的树)d = x->degree;                    // 获取最小树的度数// cons[d] != NULL,意味着有两棵树(x和y)的"度数"相同。while (cons[d] != NULL){y = cons[d];                // y是"与x的度数相同的树"if (x->key > y->key)        // 保证x的键值比y小swap(x, y);link(y, x);    // 将y链接到x中cons[d] = NULL;d++;}cons[d] = x;}min = NULL;// 将cons中的结点重新加到根表中for (i=0; i<D; i++){if (cons[i] != NULL){if (min == NULL)min = cons[i];else{addNode(cons[i], min);if ((cons[i])->key < min->key)min = cons[i];}}}
}/** 移除最小节点*/
template <class T>
void FibHeap<T>::removeMin()
{if (min==NULL)return ;FibNode<T> *child = NULL;FibNode<T> *m = min;// 将min每一个儿子(儿子和儿子的兄弟)都添加到"斐波那契堆的根链表"中while (m->child != NULL){child = m->child;removeNode(child);if (child->right == child)m->child = NULL;elsem->child = child->right;addNode(child, min);child->parent = NULL;}// 将m从根链表中移除removeNode(m);// 若m是堆中唯一节点,则设置堆的最小节点为NULL;// 否则,设置堆的最小节点为一个非空节点(m->right),然后再进行调节。if (m->right == m)min = NULL;else{min = m->right;consolidate();}keyNum--;delete m;
}/** 获取斐波那契堆中最小键值,并保存到pkey中;成功返回true,否则返回false。*/
template <class T>
bool FibHeap<T>::minimum(T *pkey)
{if (min==NULL || pkey==NULL)return false;*pkey = min->key;return true;
}/** 修改度数*/
template <class T>
void FibHeap<T>::renewDegree(FibNode<T> *parent, int degree)
{parent->degree -= degree;if (parent-> parent != NULL)renewDegree(parent->parent, degree);
}/** 将node从父节点parent的子链接中剥离出来,* 并使node成为"堆的根链表"中的一员。*/
template <class T>
void FibHeap<T>::cut(FibNode<T> *node, FibNode<T> *parent)
{removeNode(node);renewDegree(parent, node->degree);// node没有兄弟if (node == node->right)parent->child = NULL;elseparent->child = node->right;node->parent = NULL;node->left = node->right = node;node->marked = false;// 将"node所在树"添加到"根链表"中addNode(node, min);
}/** 对节点node进行"级联剪切"** 级联剪切:如果减小后的结点破坏了最小堆性质,*     则把它切下来(即从所在双向链表中删除,并将*     其插入到由最小树根节点形成的双向链表中),*     然后再从"被切节点的父节点"到所在树根节点递归执行级联剪枝*/
template <class T>
void FibHeap<T>::cascadingCut(FibNode<T> *node)
{FibNode<T> *parent = node->parent;if (parent != NULL){if (node->marked == false)node->marked = true;else{cut(node, parent);cascadingCut(parent);}}
}/** 将斐波那契堆中节点node的值减少为key*/
template <class T>
void FibHeap<T>::decrease(FibNode<T> *node, T key)
{FibNode<T> *parent;if (min==NULL ||node==NULL)return ;if ( key>=node->key){cout << "decrease failed: the new key(" << key <<") "<< "is no smaller than current key(" << node->key <<")" << endl;return ;}node->key = key;parent = node->parent;if (parent!=NULL && node->key < parent->key){// 将node从父节点parent中剥离出来,并将node添加到根链表中cut(node, parent);cascadingCut(parent);}// 更新最小节点if (node->key < min->key)min = node;
}/** 将斐波那契堆中节点node的值增加为key*/
template <class T>
void FibHeap<T>::increase(FibNode<T> *node, T key)
{FibNode<T> *child, *parent, *right;if (min==NULL ||node==NULL)return ;if (key <= node->key){cout << "increase failed: the new key(" << key <<") "<< "is no greater than current key(" << node->key <<")" << endl;return ;}// 将node每一个儿子(不包括孙子,重孙,...)都添加到"斐波那契堆的根链表"中while (node->child != NULL){child = node->child;removeNode(child);               // 将child从node的子链表中删除if (child->right == child)node->child = NULL;elsenode->child = child->right;addNode(child, min);       // 将child添加到根链表中child->parent = NULL;}node->degree = 0;node->key = key;// 如果node不在根链表中,//     则将node从父节点parent的子链接中剥离出来,//     并使node成为"堆的根链表"中的一员,//     然后进行"级联剪切"// 否则,则判断是否需要更新堆的最小节点parent = node->parent;if(parent != NULL){cut(node, parent);cascadingCut(parent);}else if(min == node){right = node->right;while(right != node){if(node->key > right->key)min = right;right = right->right;}}
}/** 更新斐波那契堆的节点node的键值为key*/
template <class T>
void FibHeap<T>::update(FibNode<T> *node, T key)
{if(key < node->key)decrease(node, key);else if(key > node->key)increase(node, key);elsecout << "No need to update!!!" << endl;
}template <class T>
void FibHeap<T>::update(T oldkey, T newkey)
{FibNode<T> *node;node = search(oldkey);if (node!=NULL)update(node, newkey);
}/** 在最小堆root中查找键值为key的节点*/
template <class T>
FibNode<T>* FibHeap<T>::search(FibNode<T> *root, T key)
{FibNode<T> *t = root;    // 临时节点FibNode<T> *p = NULL;    // 要查找的节点if (root==NULL)return root;do{if (t->key == key){p = t;break;}else{if ((p = search(t->child, key)) != NULL)break;}t = t->right;} while (t != root);return p;
}/** 在斐波那契堆中查找键值为key的节点*/
template <class T>
FibNode<T>* FibHeap<T>::search(T key)
{if (min==NULL)return NULL;return search(min, key);
}/** 在斐波那契堆中是否存在键值为key的节点。* 存在返回true,否则返回false。*/
template <class T>
bool FibHeap<T>::contains(T key)
{return search(key)!=NULL ? true: false;
}/** 删除结点node*/
template <class T>
void FibHeap<T>::remove(FibNode<T> *node)
{T m = min->key-1;decrease(node, m-1);removeMin();
}template <class T>
void FibHeap<T>::remove(T key)
{FibNode<T> *node;if (min==NULL)return ;node = search(key);if (node==NULL)return ;remove(node);
}/** 销毁斐波那契堆*/
template <class T>
void FibHeap<T>::destroyNode(FibNode<T> *node)
{FibNode<T> *start = node;if(node == NULL)return;do {destroyNode(node->child);// 销毁node,并将node指向下一个node = node->right;delete node->left;} while(node != start);
}template <class T>
void FibHeap<T>::destroy()
{destroyNode(min);free(cons);
}/** 打印"斐波那契堆"** 参数说明:*     node       -- 当前节点*     prev       -- 当前节点的前一个节点(父节点or兄弟节点)*     direction  --  1,表示当前节点是一个左孩子;*                    2,表示当前节点是一个兄弟节点。*/
template <class T>
void FibHeap<T>::print(FibNode<T> *node, FibNode<T> *prev, int direction)
{FibNode<T> *start=node;if (node==NULL)return ;do{if (direction == 1)cout << setw(8) << node->key << "(" << node->degree << ") is "<< setw(2) << prev->key << "'s child" << endl;elsecout << setw(8) << node->key << "(" << node->degree << ") is "<< setw(2) << prev->key << "'s next" << endl;if (node->child != NULL)print(node->child, node, 1);// 兄弟节点prev = node;node = node->right;direction = 2;} while(node != start);
}template <class T>
void FibHeap<T>::print()
{int i=0;FibNode<T> *p;if (min==NULL)return ;cout << "== 斐波那契堆的详细信息: ==" << endl;p = min;do {i++;cout << setw(2) << i << ". " << setw(4) << p->key << "(" << p->degree << ") is root" << endl;print(p->child, p, 1);p = p->right;} while (p != min);cout << endl;
}#endif

斐波那契堆的测试程序(Main.cpp)

/*** C 语言: 斐波那契堆** @author skywang* @date 2014/04/06*/#include <iostream>
#include "FibHeap.h"
using namespace std;#define DEBUG 0// 共8个
int a[] = {12,  7, 25, 15, 28,33, 41,  1};
// 共14个
int b[] = {18, 35, 20, 42,  9,31, 23,  6, 48, 11,24, 52, 13,  2};// 验证"基本信息(斐波那契堆的结构)"
void testBasic()
{int i;int blen=sizeof(b)/sizeof(b[0]);FibHeap<int>* hb=new FibHeap<int>();// 斐波那契堆hbcout << "== 斐波那契堆(hb)中依次添加: ";for(i=0; i<blen; i++){cout << b[i] <<" ";hb->insert(b[i]);}cout << endl;cout << "== 斐波那契堆(hb)删除最小节点" << endl;hb->removeMin();hb->print();
}// 验证"插入操作"
void testInsert()
{int i;int alen=sizeof(a)/sizeof(a[0]);FibHeap<int>* ha=new FibHeap<int>();cout << "== 斐波那契堆(ha)中依次添加: ";for(i=0; i<alen; i++){cout << a[i] <<" ";ha->insert(a[i]);}cout << endl;cout << "== 斐波那契堆(ha)删除最小节点" << endl;ha->removeMin();ha->print();// 斐波那契堆hbcout << "== 插入50" << endl;ha->insert(50);ha->print();
}// 验证"合并操作"
void testUnion()
{int i;int alen=sizeof(a)/sizeof(a[0]);int blen=sizeof(b)/sizeof(b[0]);FibHeap<int>* ha=new FibHeap<int>();FibHeap<int>* hb=new FibHeap<int>();cout << "== 斐波那契堆(ha)中依次添加: ";for(i=0; i<alen; i++){cout << a[i] <<" ";ha->insert(a[i]);}cout << endl;cout << "== 斐波那契堆(ha)删除最小节点" << endl;ha->removeMin();ha->print();// 斐波那契堆hbcout << "== 斐波那契堆(hb)中依次添加: ";for(i=0; i<blen; i++){cout << b[i] <<" ";hb->insert(b[i]);}cout << endl;cout << "== 斐波那契堆(hb)删除最小节点" << endl;hb->removeMin();hb->print();// 将"斐波那契堆hb"合并到"斐波那契堆ha"中。cout << "== 合并ha和hb" << endl;ha->combine(hb);ha->print();
}// 验证"删除最小节点"
void testRemoveMin()
{int i;int alen=sizeof(a)/sizeof(a[0]);int blen=sizeof(b)/sizeof(b[0]);FibHeap<int>* ha=new FibHeap<int>();FibHeap<int>* hb=new FibHeap<int>();cout << "== 斐波那契堆(ha)中依次添加: ";for(i=0; i<alen; i++){cout << a[i] <<" ";ha->insert(a[i]);}cout << endl;cout << "== 斐波那契堆(ha)删除最小节点" << endl;ha->removeMin();//ha->print();// 斐波那契堆hbcout << "== 斐波那契堆(hb)中依次添加: ";for(i=0; i<blen; i++){cout << b[i] <<" ";hb->insert(b[i]);}cout << endl;cout << "== 斐波那契堆(hb)删除最小节点" << endl;hb->removeMin();//hb->print();// 将"斐波那契堆hb"合并到"斐波那契堆ha"中。cout << "== 合并ha和hb" << endl;ha->combine(hb);ha->print();cout << "== 删除最小节点" << endl;ha->removeMin();ha->print();
}// 验证"减小节点"
void testDecrease()
{int i;int blen=sizeof(b)/sizeof(b[0]);FibHeap<int>* hb=new FibHeap<int>();// 斐波那契堆hbcout << "== 斐波那契堆(hb)中依次添加: ";for(i=0; i<blen; i++){cout << b[i] <<" ";hb->insert(b[i]);}cout << endl;cout << "== 斐波那契堆(hb)删除最小节点" << endl;hb->removeMin();hb->print();cout << "== 将20减小为2" << endl;hb->update(20, 2);hb->print();
}// 验证"增大节点"
void testIncrease()
{int i;int blen=sizeof(b)/sizeof(b[0]);FibHeap<int>* hb=new FibHeap<int>();// 斐波那契堆hbcout << "== 斐波那契堆(hb)中依次添加: ";for(i=0; i<blen; i++){cout << b[i] <<" ";hb->insert(b[i]);}cout << endl;cout << "== 斐波那契堆(hb)删除最小节点" << endl;hb->removeMin();hb->print();cout << "== 将20增加为60" << endl;hb->update(20, 60);hb->print();
}// 验证"删除节点"
void testDelete()
{int i;int blen=sizeof(b)/sizeof(b[0]);FibHeap<int>* hb=new FibHeap<int>();// 斐波那契堆hbcout << "== 斐波那契堆(hb)中依次添加: ";for(i=0; i<blen; i++){cout << b[i] <<" ";hb->insert(b[i]);}cout << endl;cout << "== 斐波那契堆(hb)删除最小节点" << endl;hb->removeMin();hb->print();cout << "== 删除节点20" << endl;hb->remove(20);hb->print();
}int main()
{// 验证"基本信息(斐波那契堆的结构)"testBasic();// 验证"插入操作"//testInsert();// 验证"合并操作"//testUnion();// 验证"删除最小节点"//testRemoveMin();// 验证"减小节点"//testDecrease();// 验证"增大节点"//testIncrease();// 验证"删除节点"//testDelete();return 0;
}

斐波那契堆的C++测试程序

斐波那契堆的测试程序包括了"插入"、"合并"、"增大"、"减小"、"删除"、"基本信息"等几种功能的测试代码。默认是运行的"基本信息(验证斐波那契堆的结构)"测试代码,你可以根据自己的需要来对相应的功能进行验证!

下面是基本信息测试代码的运行结果:

== 斐波那契堆(hb)中依次添加: 18 35 20 42 9 31 23 6 48 11 24 52 13 2 
== 斐波那契堆(hb)删除最小节点
== 斐波那契堆的详细信息: ==1.    6(3) is root9(0) is  6's child18(1) is  9's next35(0) is 18's child20(2) is 18's next42(0) is 20's child23(1) is 42's next31(0) is 23's child2.   11(2) is root48(0) is 11's child24(1) is 48's next52(0) is 24's child3.   13(0) is root

斐波那契堆的Java实现(完整源码)

斐波那契堆的实现文件(FibHeap.java)

/*** Java 语言: 斐波那契堆** @author skywang* @date 2014/04/07*/public class FibHeap {private int keyNum;         // 堆中节点的总数private FibNode min;        // 最小节点(某个最小堆的根节点)private class FibNode {int key;            // 关键字(键值)int degree;            // 度数FibNode left;        // 左兄弟FibNode right;        // 右兄弟FibNode child;        // 第一个孩子节点FibNode parent;        // 父节点boolean marked;     // 是否被删除第一个孩子public FibNode(int key) {this.key    = key;this.degree = 0;this.marked = false;this.left   = this;this.right  = this;this.parent = null;this.child  = null;}}public FibHeap() {this.keyNum = 0;this.min = null;}/** 将node从双链表移除*/private void removeNode(FibNode node) {node.left.right = node.right;node.right.left = node.left;}/** 将node堆结点加入root结点之前(循环链表中)*   a …… root*   a …… node …… root*/private void addNode(FibNode node, FibNode root) {node.left        = root.left;root.left.right  = node;node.right       = root;root.left        = node;}/** 将节点node插入到斐波那契堆中*/private void insert(FibNode node) {if (keyNum == 0)min = node;else {addNode(node, min);if (node.key < min.key)min = node;}keyNum++;}/** 新建键值为key的节点,并将其插入到斐波那契堆中*/public void insert(int key) {FibNode node;node = new FibNode(key);if (node == null)return ;insert(node);}/** 将双向链表b链接到双向链表a的后面*/private void catList(FibNode a, FibNode b) {FibNode tmp;tmp           = a.right;a.right       = b.right;b.right.left  = a;b.right       = tmp;tmp.left      = b;}/** 将other合并到当前堆中*/public void union(FibHeap other) {if (other==null)return ;if((this.min) == null) {                // this无"最小节点"this.min = other.min;this.keyNum = other.keyNum;other = null;} else if((other.min) == null) {        // this有"最小节点" && other无"最小节点"other = null;} else {                                // this有"最小节点" && other有"最小节点"// 将"other中根链表"添加到"this"中catList(this.min, other.min) ;if (this.min.key > other.min.key)this.min = other.min;this.keyNum += other.keyNum;other = null;;}}/** 将"堆的最小结点"从根链表中移除,* 这意味着"将最小节点所属的树"从堆中移除!*/private FibNode extractMin() {FibNode p = min;if (p == p.right)min = null;else {removeNode(p);min = p.right;}p.left = p.right = p;return p;}/** 将node链接到root根结点*/private void link(FibNode node, FibNode root) {// 将node从双链表中移除removeNode(node);// 将node设为root的孩子if (root.child == null)root.child = node;elseaddNode(node, root.child);node.parent = root;root.degree++;node.marked = false;}/** 合并斐波那契堆的根链表中左右相同度数的树*/private void consolidate() {// 计算log2(keyNum),floor意味着向上取整!// ex. log2(13) = 3,向上取整为4。int maxDegree = (int) Math.floor(Math.log(keyNum) / Math.log(2.0));int D = maxDegree + 1;FibNode[] cons = new FibNode[D+1];for (int i = 0; i < D; i++)cons[i] = null;// 合并相同度的根节点,使每个度数的树唯一while (min != null) {FibNode x = extractMin();            // 取出堆中的最小树(最小节点所在的树)int d = x.degree;                        // 获取最小树的度数// cons[d] != null,意味着有两棵树(x和y)的"度数"相同。while (cons[d] != null) {FibNode y = cons[d];                // y是"与x的度数相同的树"if (x.key > y.key) {    // 保证x的键值比y小FibNode tmp = x;x = y;y = tmp;}link(y, x);    // 将y链接到x中cons[d] = null;d++;}cons[d] = x;}min = null;// 将cons中的结点重新加到根表中for (int i=0; i<D; i++) {if (cons[i] != null) {if (min == null)min = cons[i];else {addNode(cons[i], min);if ((cons[i]).key < min.key)min = cons[i];}}}}/** 移除最小节点*/public void removeMin() {if (min==null)return ;FibNode m = min;// 将min每一个儿子(儿子和儿子的兄弟)都添加到"斐波那契堆的根链表"中while (m.child != null) {FibNode child = m.child;removeNode(child);if (child.right == child)m.child = null;elsem.child = child.right;addNode(child, min);child.parent = null;}// 将m从根链表中移除removeNode(m);// 若m是堆中唯一节点,则设置堆的最小节点为null;// 否则,设置堆的最小节点为一个非空节点(m.right),然后再进行调节。if (m.right == m)min = null;else {min = m.right;consolidate();}keyNum--;m = null;}/** 获取斐波那契堆中最小键值;失败返回-1*/public int minimum() {if (min==null)return -1;return min.key;}/** 修改度数*/private void renewDegree(FibNode parent, int degree) {parent.degree -= degree;if (parent. parent != null)renewDegree(parent.parent, degree);}/** 将node从父节点parent的子链接中剥离出来,* 并使node成为"堆的根链表"中的一员。*/private void cut(FibNode node, FibNode parent) {removeNode(node);renewDegree(parent, node.degree);// node没有兄弟if (node == node.right)parent.child = null;elseparent.child = node.right;node.parent = null;node.left = node.right = node;node.marked = false;// 将"node所在树"添加到"根链表"中addNode(node, min);}/** 对节点node进行"级联剪切"** 级联剪切:如果减小后的结点破坏了最小堆性质,*     则把它切下来(即从所在双向链表中删除,并将*     其插入到由最小树根节点形成的双向链表中),*     然后再从"被切节点的父节点"到所在树根节点递归执行级联剪枝*/private void cascadingCut(FibNode node) {FibNode parent = node.parent;if (parent != null) {if (node.marked == false)node.marked = true;else {cut(node, parent);cascadingCut(parent);}}}/** 将斐波那契堆中节点node的值减少为key*/private void decrease(FibNode node, int key) {if (min==null ||node==null)return ;if (key > node.key) {System.out.printf("decrease failed: the new key(%d) is no smaller than current key(%d)\n", key, node.key);return ;}FibNode parent = node.parent;node.key = key;if (parent!=null && (node.key < parent.key)) {// 将node从父节点parent中剥离出来,并将node添加到根链表中cut(node, parent);cascadingCut(parent);}// 更新最小节点if (node.key < min.key)min = node;}/** 将斐波那契堆中节点node的值增加为key*/private void increase(FibNode node, int key) {if (min==null ||node==null)return ;if ( key <= node.key) {System.out.printf("increase failed: the new key(%d) is no greater than current key(%d)\n", key, node.key);return ;}// 将node每一个儿子(不包括孙子,重孙,...)都添加到"斐波那契堆的根链表"中while (node.child != null) {FibNode child = node.child;removeNode(child);               // 将child从node的子链表中删除if (child.right == child)node.child = null;elsenode.child = child.right;addNode(child, min);       // 将child添加到根链表中child.parent = null;}node.degree = 0;node.key = key;// 如果node不在根链表中,//     则将node从父节点parent的子链接中剥离出来,//     并使node成为"堆的根链表"中的一员,//     然后进行"级联剪切"// 否则,则判断是否需要更新堆的最小节点FibNode parent = node.parent;if(parent != null) {cut(node, parent);cascadingCut(parent);} else if(min == node) {FibNode right = node.right;while(right != node) {if(node.key > right.key)min = right;right = right.right;}}}/** 更新斐波那契堆的节点node的键值为key*/private void update(FibNode node, int key) {if(key < node.key)decrease(node, key);else if(key > node.key)increase(node, key);elseSystem.out.printf("No need to update!!!\n");}public void update(int oldkey, int newkey) {FibNode node;node = search(oldkey);if (node!=null)update(node, newkey);}/** 在最小堆root中查找键值为key的节点*/private FibNode search(FibNode root, int key) {FibNode t = root;    // 临时节点FibNode p = null;    // 要查找的节点if (root==null)return root;do {if (t.key == key) {p = t;break;} else {if ((p = search(t.child, key)) != null)break;}t = t.right;} while (t != root);return p;}/** 在斐波那契堆中查找键值为key的节点*/private FibNode search(int key) {if (min==null)return null;return search(min, key);}/** 在斐波那契堆中是否存在键值为key的节点。* 存在返回true,否则返回false。*/public boolean contains(int key) {return search(key)!=null ? true: false;}/** 删除结点node*/private void remove(FibNode node) {int m = min.key;decrease(node, m-1);removeMin();}public void remove(int key) {if (min==null)return ;FibNode node = search(key);if (node==null)return ;remove(node);}/** 销毁斐波那契堆*/private void destroyNode(FibNode node) {if(node == null)return;FibNode start = node;do {destroyNode(node.child);// 销毁node,并将node指向下一个node = node.right;node.left = null;} while(node != start);}public void destroy() {destroyNode(min);}/** 打印"斐波那契堆"** 参数说明:*     node       -- 当前节点*     prev       -- 当前节点的前一个节点(父节点or兄弟节点)*     direction  --  1,表示当前节点是一个左孩子;*                    2,表示当前节点是一个兄弟节点。*/private void print(FibNode node, FibNode prev, int direction) {FibNode start=node;if (node==null)return ;do {if (direction == 1)System.out.printf("%8d(%d) is %2d's child\n", node.key, node.degree, prev.key);elseSystem.out.printf("%8d(%d) is %2d's next\n", node.key, node.degree, prev.key);if (node.child != null)print(node.child, node, 1);// 兄弟节点prev = node;node = node.right;direction = 2;} while(node != start);}public void print() {if (min==null)return ;int i=0;FibNode p = min;System.out.printf("== 斐波那契堆的详细信息: ==\n");do {i++;System.out.printf("%2d. %4d(%d) is root\n", i, p.key, p.degree);print(p.child, p, 1);p = p.right;} while (p != min);System.out.printf("\n");}
}

斐波那契堆的测试程序(Main.java)

/*** Java 语言: 斐波那契堆** @author skywang* @date 2014/04/07*/public class Main {private static final boolean DEBUG = false;// 共8个private static int a[] = {12,  7, 25, 15, 28, 33, 41, 1};// 共14个private static int b[] = {18, 35, 20, 42,  9,31, 23,  6, 48, 11,24, 52, 13,  2 };// 验证"基本信息(斐波那契堆的结构)"public static void testBasic() {FibHeap hb=new FibHeap();// 斐波那契堆hbSystem.out.printf("== 斐波那契堆(hb)中依次添加: ");for(int i=0; i<b.length; i++) {System.out.printf("%d ", b[i]);hb.insert(b[i]);}System.out.printf("\n");System.out.printf("== 斐波那契堆(hb)删除最小节点\n");hb.removeMin();hb.print(); // 打印斐波那契堆hb}// 验证"插入操作"public static void testInsert() {FibHeap ha=new FibHeap();// 斐波那契堆haSystem.out.printf("== 斐波那契堆(ha)中依次添加: ");for(int i=0; i<a.length; i++) {System.out.printf("%d ", a[i]);ha.insert(a[i]);}System.out.printf("\n");System.out.printf("== 斐波那契堆(ha)删除最小节点\n");ha.removeMin();ha.print(); // 打印斐波那契堆haSystem.out.printf("== 插入50\n");ha.insert(50);ha.print();}// 验证"合并操作"public static void testUnion() {FibHeap ha=new FibHeap();FibHeap hb=new FibHeap();// 斐波那契堆haSystem.out.printf("== 斐波那契堆(ha)中依次添加: ");for(int i=0; i<a.length; i++) {System.out.printf("%d ", a[i]);ha.insert(a[i]);}System.out.printf("\n");System.out.printf("== 斐波那契堆(ha)删除最小节点\n");ha.removeMin();ha.print(); // 打印斐波那契堆ha// 斐波那契堆hbSystem.out.printf("== 斐波那契堆(hb)中依次添加: ");for(int i=0; i<b.length; i++) {System.out.printf("%d ", b[i]);hb.insert(b[i]);}System.out.printf("\n");System.out.printf("== 斐波那契堆(hb)删除最小节点\n");hb.removeMin();hb.print(); // 打印斐波那契堆hb// 将"斐波那契堆hb"合并到"斐波那契堆ha"中。System.out.printf("== 合并ha和hb\n");ha.union(hb);ha.print();}// 验证"删除最小节点"public static void testRemoveMin() {FibHeap ha=new FibHeap();FibHeap hb=new FibHeap();// 斐波那契堆haSystem.out.printf("== 斐波那契堆(ha)中依次添加: ");for(int i=0; i<a.length; i++) {System.out.printf("%d ", a[i]);ha.insert(a[i]);}System.out.printf("\n");System.out.printf("== 斐波那契堆(ha)删除最小节点\n");ha.removeMin();//ha.print(); // 打印斐波那契堆ha// 斐波那契堆hbSystem.out.printf("== 斐波那契堆(hb)中依次添加: ");for(int i=0; i<b.length; i++) {System.out.printf("%d ", b[i]);hb.insert(b[i]);}System.out.printf("\n");System.out.printf("== 斐波那契堆(hb)删除最小节点\n");hb.removeMin();//hb.print(); // 打印斐波那契堆hb// 将"斐波那契堆hb"合并到"斐波那契堆ha"中。System.out.printf("== 合并ha和hb\n");ha.union(hb);ha.print();System.out.printf("== 删除最小节点\n");ha.removeMin();ha.print();}// 验证"减小节点"public static void testDecrease() {FibHeap hb=new FibHeap();// 斐波那契堆hbSystem.out.printf("== 斐波那契堆(hb)中依次添加: ");for(int i=0; i<b.length; i++) {System.out.printf("%d ", b[i]);hb.insert(b[i]);}System.out.printf("\n");System.out.printf("== 斐波那契堆(hb)删除最小节点\n");hb.removeMin();hb.print(); // 打印斐波那契堆hbSystem.out.printf("== 将20减小为2\n");hb.update(20, 2);hb.print();}// 验证"增大节点"public static void testIncrease() {FibHeap hb=new FibHeap();// 斐波那契堆hbSystem.out.printf("== 斐波那契堆(hb)中依次添加: ");for(int i=0; i<b.length; i++) {System.out.printf("%d ", b[i]);hb.insert(b[i]);}System.out.printf("\n");System.out.printf("== 斐波那契堆(hb)删除最小节点\n");hb.removeMin();hb.print(); // 打印斐波那契堆hbSystem.out.printf("== 将20增加为60\n");hb.update(20, 60);hb.print();}// 验证"删除节点"public static void testDelete() {FibHeap hb=new FibHeap();// 斐波那契堆hbSystem.out.printf("== 斐波那契堆(hb)中依次添加: ");for(int i=0; i<b.length; i++) {System.out.printf("%d ", b[i]);hb.insert(b[i]);}System.out.printf("\n");System.out.printf("== 斐波那契堆(hb)删除最小节点\n");hb.removeMin();hb.print(); // 打印斐波那契堆hbSystem.out.printf("== 删除节点20\n");hb.remove(20);hb.print();}public static void main(String[] args) {// 验证"基本信息(斐波那契堆的结构)"testBasic();// 验证"插入操作"//testInsert();// 验证"合并操作"//testUnion();// 验证"删除最小节点"//testRemoveMin();// 验证"减小节点"//testDecrease();// 验证"增大节点"//testIncrease();// 验证"删除节点"//testDelete();}
}

斐波那契堆的Java测试程序

斐波那契堆的测试程序包括了"插入"、"合并"、"增大"、"减小"、"删除"、"基本信息"等几种功能的测试代码。默认是运行的"基本信息(验证斐波那契堆的结构)"测试代码,你可以根据自己的需要来对相应的功能进行验证!

下面是基本信息测试代码的运行结果:

== 斐波那契堆(hb)中依次添加: 18 35 20 42 9 31 23 6 48 11 24 52 13 2 
== 斐波那契堆(hb)删除最小节点
== 斐波那契堆的详细信息: ==1.    6(3) is root9(0) is  6's child18(1) is  9's next35(0) is 18's child20(2) is 18's next42(0) is 20's child23(1) is 42's next31(0) is 23's child2.   11(2) is root48(0) is 11's child24(1) is 48's next52(0) is 24's child3.   13(0) is root

http://chatgpt.dhexx.cn/article/b4mvv7U0.shtml

相关文章

算法导论 斐波那契堆

算法导论 斐波那契堆 定义 堆H 最小结点min&#xff1a;指向最小关键字key的根结点n表示当前堆中结点的个数 结点x 最小堆性质&#xff1a;每个结点的关键字key均大于等于父结点的关键字根链表&#xff1a;所有的根结点都通过left,right指针形成一个环形链表父类指针为p,左右兄…

斐波那契堆(Fibonacci heap)原理详解(附java代码实现)

前言 斐波那契堆(Fibonacci heap)是计算机科学中最小堆有序树的集合。它和二项式堆有类似的性质&#xff0c;但比二项式堆有更好的均摊时间。堆的名字来源于斐波那契数&#xff0c;它常用于分析运行时间。 堆结构介绍 基本术语介绍&#xff1a; 关键字&#xff1a;堆节点储存的…

斐波那契堆

斐波那契堆 作者&#xff1a; 大树先生 博客&#xff1a; http://blog.csdn.net/koala_tree GitHub&#xff1a;https://github.com/koalatree 2017 年 09 月 13 日 自《算法导论》. 斐波那契堆有两种用途&#xff1a;第一种&#xff0c;支持一系列操作&#xff0c;这些操作…

斐波那契堆(Fibonacci Heap)

也许我们每个人都知道斐波那契数列&#xff08;Fibonacci sequence&#xff09;。即这样一个数列&#xff1a;1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144...,如果我们用伪代码比表示: int FibonacciSequence(int n){if (n 1 || n 2) {return 1;}return FibonacciSequence(n …

斐波那契堆(一)之 图文解析 和 C语言的实现

出自&#xff1a;http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3659060.html 斐波那契堆(一)之 图文解析 和 C语言的实现 概要 本章介绍斐波那契堆。和以往一样&#xff0c;本文会先对斐波那契堆的理论知识进行简单介绍&#xff0c;然后给出C语言的实现。后续再分别给出C和Java版本…

斐波那契堆的C++实现

本文改编自《算法导论》第三版第19章&#xff1a;斐波那契堆。文中代码为书中伪代码的C实现&#xff0c;如有疏漏还请指出。 1.斐波那契堆的结构 斐波那契堆是一种可并堆&#xff0c;它支持以下操作&#xff1a; ( 1 ) (1) (1)在 O ( 1 ) O(1) O(1)时间内插入元素、获取最小…

常见电子元器件检测方法。——Arvin

电子设备中使用着大量各种类型的电子元器件&#xff0c;设备发生故障大多是由于电子元器件失效或损坏引起的。因此怎么正确检测电子元器件就显得尤其重要&#xff0c;这也是电子维修人员必须掌握的技能。我在电器维修中积累了部分常见电子元器件检测经验和技巧&#xff0c;供大…

电工电子复习题

1、应用叠加定理时&#xff0c;理想电压源不作用时视为______&#xff0c; 理想电流源不作用时视为____。 2、电容元件具有“通_____隔_____”的特性&#xff0c; 电感元件具有通___阳___ ”的特性&#xff0c;。 3、已知:“u 60sin(628t -135度)(v),则其有效值为____V,角频率为…

我的元器件入门

提示&#xff1a;文章写完后&#xff0c;目录可以自动生成&#xff0c;如何生成可参考右边的帮助文档 元器件 前言一、电阻器1、什么是电阻器2、电阻的标示方法和测量方法3、电阻的特性4、基本参数5、电阻的功能 二、电容器1、什么是电容&#xff1f;组成&#xff0c;基本参数&…

2023年天津中德应用技术大学专升本机械电子工程专业考试大纲

天津中德应用技术大学 机械电子工程专业&#xff08;高职升本科&#xff09; 2023年专业基础考试大纲 备注&#xff1a;考试题型&#xff1a;填空题、选择题、判断题、问答题、分析题、设计与计算题 《机械设计基础》主要知识点 第一部分常用机构 一、平面机构运动分析 知…

2021中级维修电工证考试题库2021职业技能鉴定

题库来源:特种作业模考题库小程序 1.三相负载作Y接时,无论负载对称与否,线电流总等于相电流。 √ 2.双向晶闸管是( )半导体结构。 B A.四层 B.五层 C.三层 D.二层 3.符合有“0”得“0”,全“1”得“1”的逻辑关系的逻辑门是( )。 B A.或门 B.与门 C.非门 D.或非门 4.示波…

2018第八届至2022年第十三届蓝桥杯单片机开放与设计省赛客观题及简解整理

前言&#xff1a; 由于本人马上要参加第十四届蓝桥杯单片机设计与开发的省赛了&#xff0c;在对客观题复习两轮后&#xff0c;发现效率是比较低的&#xff0c;因此整理了2018至2022年的省赛客观题&#xff0c;将大概的考点划分三部分&#xff0c;这样可以更加系统的复习其内容。…

晶体管频率特性——高频等效模型、频率特性、π模型的单向化

晶体管高频等效模型 通过之前的定性分析得出在高频情况下晶体管结电容将对信号传输带来较大影响。之前的 h 参数等效模型没有考虑结电容的影响&#xff0c;因此不再适用&#xff0c;此时要用新的模型来反映晶体管的结电容&#xff0c;这就是高频等效模型。 此时从晶体管的实际…

[渝粤教育] 郑州航空工业管理学院 电工电子技术基础 参考 资料

教育 -电工电子技术基础-章节资料考试资料-郑州航空工业管理学院【】 小节测试 1、【判断题】任何一个完整的电路都必须有电源、负载和中间环节三个基本部分组成。 A、正确 B、错误 参考资料【 】 2、【判断题】电路的作用是对电能进行传输、分配和转换&#xff1b;而对电信号进…

服务于期末考试的计算机硬件基础资料

电路的基本概念和基本定律 电流和电路模型 理想元件、理想电路、集总参数元件、集总参数电路 集总元件&#xff1a; 当电路器件的尺寸远小于电路最高工作频率所对应的波长时&#xff0c;可以认为元件的参数“集总”于一个点上&#xff0c;形成所谓的集总参数元件。 理想元件&am…

您需要了解的跨阻放大器——第1部分

跨阻放大器(TIA)是光学传感器(如光电二极管)的前端放大器,用于将传感器的输出电流转换为电压。跨阻放大器的概念很简单,即运算放大器(op amp)两端的反馈电阻(RF)使用欧姆定律VOUT= I RF 将电流(I)转换为电压(VOUT)。在这一系列博文中,我将介绍如何补偿TIA,及如…

小白的模拟电路初步学习20日打卡(11)

放大电路分析 一.基本共射放大电路的波形分析 输入电压。并且Ic等于βIb&#xff0c;所以本图可以表示Ic动态信号驮载在静态工作点上变化方向与之前的IbIc不同&#xff0c;但是是有关联的&#xff0c;即与其反向。 而这同时也是电压输出波形&#xff0c;所以可知共射放大电路…

8.1 正弦波振荡电路(1)

正弦波振荡电路是在没有外加输入信号的情况下&#xff0c;依靠电路自激振荡而产生正弦波输出电压的电路。它广泛地应用于测量、遥控、通讯、自动控制、热处理和超声波电焊等加工设备之中&#xff0c;也作为模拟电子电路的测试信号。 一、概述、 1、产生正弦波振荡的条件 在负…

【长篇肝文7万字】模电/数电/单片机/计算机组成原理/电力电子常见笔试/面试题(合集)未完更新ing

目录 一、模拟电子电路 1、基尔霍夫定理的内容 2、描述反馈电路的概念&#xff0c;列举它们的应用。 2.1 反馈的定义&#xff1a; 2.2 反馈的分类&#xff1a; 2.2.1 按反馈的效果分&#xff1a; 2.2.2 按反馈量的类型分&#xff1a; 2.3 负反馈电路 2.3.1 负反馈电路…

反相、同相比例运算电路与基尔霍夫电流定律的关联分析

基尔霍夫电流定律&#xff08;KCL&#xff09; 在任一瞬间&#xff0c;流向任一结点的电流等于流出该结点的电流。 At any given moment, the current flowing into any node is equal to the current flowing out of it. 即&#xff1a; 或&#xff1a; 反相比例运算电路…