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

在构建堆时,假设您采用的是自下而上的方法。

您获取每个元素并将其与子元素进行比较,以检查该元素对是否符合堆规则。因此,叶被免费包含在堆中。那是因为他们没有孩子。向上移动,叶子正上方节点的最坏情况是1次比较(最多只能与一代孩子进行比较)再往上看,他们的直系父母最多可以与两代子女相比。继续朝着相同的方向,在最坏的情况下,您将对根进行log(n)比较。并且log(n)-1用于其直系子代,log(n)-2用于其直系子女,依此类推。所以总结起来,你会得到类似log(n)+{log(n(n)-1}*2+{log(n)-2}*4+…..+1*2^{(logn)-1},它只是O(n)。

其他回答

在构建堆时,假设您采用的是自下而上的方法。

您获取每个元素并将其与子元素进行比较,以检查该元素对是否符合堆规则。因此,叶被免费包含在堆中。那是因为他们没有孩子。向上移动,叶子正上方节点的最坏情况是1次比较(最多只能与一代孩子进行比较)再往上看,他们的直系父母最多可以与两代子女相比。继续朝着相同的方向,在最坏的情况下,您将对根进行log(n)比较。并且log(n)-1用于其直系子代,log(n)-2用于其直系子女,依此类推。所以总结起来,你会得到类似log(n)+{log(n(n)-1}*2+{log(n)-2}*4+…..+1*2^{(logn)-1},它只是O(n)。

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)。

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)。

基本上,在构建堆时,只在非叶节点上完成工作。。。所做的工作是减少交换量以满足堆条件。。。换句话说(在最坏的情况下),数量与节点的高度成比例。。。总之,问题的复杂性与所有非叶节点的高度之和成正比。。即(2^h+1-1)-h-1=n--1=O(n)

O(n)的证明

这个证明并不花哨,而且很简单,我只证明了完全二叉树的情况,结果可以推广到完全二叉。