演算法導論 優先佇列

2021-09-26 03:18:17 字數 1662 閱讀 1497

堆的應用:優先佇列。

什麼是優先佇列?

優先佇列是一種從來維護一組由元素構成的集合s的資料結構,其中每乙個元素都乙個值,被稱為關鍵字。

優先佇列可以用堆來實現。

優先佇列可以分為最大優先佇列、最小優先佇列。

最大優先佇列支援的操作有:1. insert; 2. maximum; 3. extract_max; 4. incease_key;

(由最大堆實現).

由於使用堆實現優先佇列,這裡先給出堆的操作

void max_heapify( vector& a, int i)

}void build_max_heap( vector& a)

void heap_sort( vector& a)

}

maximum( s): 返回s中的最大關鍵字元素。

**:

vectora = ; //a[0]作為哨兵

int heap_size = a.size() - 1; //因為多了乙個 a[0], 所以要減去1.

//用來實現 maximun 操作。

int heap_maximun( vector& a)

上述操作的執行時間為:o(1

)o(1)

o(1)

.extract_max(s): 去掉並返回 s 中的最大元素。

操作過程:首先用maximun記錄最大元素,之後將 a[1] 與 a[heap_size] 交換,heap_size–(標記刪除 a[1]), 最後對 a[1] 使用 max_heapify, 用來維護最大堆性質。

**:

int heap_maximun( vector& a)

int heap_extract_max( vector& a)

上述操作的執行時間為:o(l

ogn)

o(logn)

o(logn

).increase_key(s, x, k): 將 s 中元素 x 的關鍵字提公升到 k. 這裡 k 不小於 x.

操作:由於增大關鍵字,可能會違背最大堆的性質,當違背最大堆性質時,應該在當前節點到根節點的路徑上尋找合適的插入位置。

**:

void heap_increase_key( vector& a, int i, int key)

}

上述操作的時間複雜度為:o(l

ogn)

o(logn)

o(logn

).insert(s, x): 把關鍵字 x 插入到 s 中, 相當於 s=s

∪xs = s \cup

s=s∪x.

步驟:首先向最大堆 a 中插入乙個關鍵字為 −

∞-\infin

−∞的葉節點來擴大最大堆,然後利用 incease_key 將改葉節點設定關鍵字,同時也保持了最大堆的性質。

**:

void heap_insert( vector& a, int x)
改操作的時間複雜度為o(l

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