有人能解释一下构建堆的复杂性吗?
将项插入到堆中是O(logn),并且插入被重复n/2次(剩余的是叶子,不能违反堆属性)。所以,我认为这意味着复杂性应该是O(n log n)。
换言之,对于我们“heapify”的每个项目,它有可能必须为堆的每个级别(即logn级别)过滤(即筛选)一次。
我错过了什么?
有人能解释一下构建堆的复杂性吗?
将项插入到堆中是O(logn),并且插入被重复n/2次(剩余的是叶子,不能违反堆属性)。所以,我认为这意味着复杂性应该是O(n log n)。
换言之,对于我们“heapify”的每个项目,它有可能必须为堆的每个级别(即logn级别)过滤(即筛选)一次。
我错过了什么?
当前回答
连续插入可通过以下方式描述:
T = O(log(1) + log(2) + .. + log(n)) = O(log(n!))
通过starling近似,n!=~O(n^(n+O(1))),因此T=~O(nlog(n))
希望这有帮助,O(n)的最佳方式是对给定集合使用构建堆算法(排序无关紧要)。
其他回答
如果通过重复插入元素来构建堆,那么它将是O(n log n)。然而,通过以任意顺序插入元素,然后应用算法将它们“堆”成正确的顺序(当然取决于堆的类型),可以更有效地创建新的堆。
看见http://en.wikipedia.org/wiki/Binary_heap,例如“构建堆”。在这种情况下,您基本上从树的底层开始工作,交换父节点和子节点,直到满足堆条件。
我真的很喜欢杰里米·韦斯特的解释。。。。这里给出了另一种非常容易理解的方法http://courses.washington.edu/css343/zander/NotesProbs/heapcomplexity
因为,buildheap依赖于使用依赖于heapify,而shiftdown方法依赖于所有节点的高度之和。因此,求出节点高度之和S=(2^i*(h-i))从i=0到i=h的总和,其中h=logn是树的高度求解s,我们得到s=2^(h+1)-1-(h+1)因为,n=2^(h+1)-1s=n-h-1=n-logn-1s=O(n),所以构建堆的复杂度是O(n)。
简短回答
使用Heapify()构建二进制堆需要O(n)时间。
当我们一个接一个地将元素添加到堆中,并在每一步都满足堆属性(最大堆或最小堆)时,总时间复杂度将为O(nlogn)。因为二进制堆的一般结构是一个完整的二进制树。因此,堆的高度为h=O(logn)。因此,元素在堆中的插入时间等于树的高度,即O(h)=O(logn)。对于n个元素,这将花费O(nlogn)时间。
现在考虑另一种方法。为了简单起见,我假设我们有一个最小堆。因此,每个节点都应该小于其子节点。
在完整的二叉树的骨架中添加所有元素。这需要O(n)时间。现在我们只需要满足min堆属性。由于所有叶元素都没有子元素,因此它们已经满足堆属性。叶元素的总数是ceil(n/2),其中n是树中存在的元素的总数。现在,对于每个内部节点,如果它大于其子节点,则以从下到上的方式将其与最小子节点交换。每个内部节点将花费O(1)时间。注意:我们不会像插入时那样将值交换到根。我们只需交换一次,使该节点上的子树成为一个合适的最小堆。在二进制堆的基于数组的实现中,我们有父级(i)=ceil((i-1)/2),i的子级由2*i+1和2*i+2给出。因此,通过观察,我们可以说数组中的最后一个ceil(n/2)元素将是叶节点。深度越大,节点的索引就越多。我们将对阵列[n/2]、阵列[n/2-1]重复步骤4。。。。。数组[0]。通过这种方式,我们确保我们以自下而上的方式完成这项工作。总的来说,我们最终将维护min堆属性。所有n/2元素的步骤4将花费O(n)时间。
因此,使用这种方法进行堆化的总时间复杂度将为O(n)+O(n)~O(n(n)。
在构建堆的情况下,我们从高度开始,logn-1(其中logn是n个元素的树的高度)。对于高度为“h”的每个元素,我们将最大值设置为(logn-h)。
So total number of traversal would be:-
T(n) = sigma((2^(logn-h))*h) where h varies from 1 to logn
T(n) = n((1/2)+(2/4)+(3/8)+.....+(logn/(2^logn)))
T(n) = n*(sigma(x/(2^x))) where x varies from 1 to logn
and according to the [sources][1]
function in the bracket approaches to 2 at infinity.
Hence T(n) ~ O(n)
我们知道堆的高度是log(n),其中n是元素的总数当我们执行heapify操作时,最后一级(h)的元素甚至不会移动一步。第二个最后一级(h-1)的元素数为2h-1,它们最多可以移动1级(在堆化期间)。类似地,对于第i层,我们有2i个元素可以移动h-i个位置。
因此,移动总数:
S=2h*0+2h-1*1+2h-2*2+。。。20*小时
S=2h{1/2+2/22+3/23+…h/2h}-------------------------------------------------1
这是AGP系列,用于解决两边除以2的问题S/2=2h{1/22+2/23+…h/2h+1}-------------------------------------------------2
从1中减去方程式2得到S/2=2h{1/2+1/22+1/23+…+1/2h+h/2h+1}S=2h+1{1/2+1/22+1/23+…+1/2h+h/2h+1}
现在1/2+1/22+1/23++1/2h是减小GP,其和小于1(当h趋于无穷大时,和趋于1)。在进一步的分析中,让我们对和取一个上限,即1。
这给出了:S=2h+1{1+h/2h+1}=2h+1+h~2h+h
h=对数(n),2h=n因此S=n+log(n)T(C)=O(n)