《算法导论》学习记录目录

欢迎指出其中的错误和交流。

关于堆排序的具体介绍和C代码实现见该链接

算导关于堆排序的练习主要是一些证明,可以帮助理解堆的特征。部分练习是图示过程,这些练习认真用笔过一次会很有收获。

1.在高度为h的堆中,最多和最少的元素个数是多少?

最多:底层全满;1 + 2^1 + 2^2 + ...... + 2^h,等比数列求和得2^(h+1) - 1

最少:底层只有一个节点;1 + 2^1 + 2^2 + ...... + 2^(h-1) + 1,等比数列求和得2^h - 1 + 1 = 2^h

2.证明:含n个元素的堆的高度为floor(lgn)

假设n个元素的堆的高度为h。由上题得2^h <= n <= 2^(h+1) - 1,因此h <= lgn < h+1。

根据floor 和 ceiling 函数的性质《算法导论》第六章----堆排序练习(证明)(完整版)

维基

得h = floor(lgn)

3.证明:在一个最大堆的某棵子树中,最大元素在该子树的根上。(看了答案才知道用反证法,居然想不到反证法,离散数学白看了。。。。。)

假设这个命题为错误的,存在一棵子树的最大元素不在该子树的根,最大元素的下标为m。

则下标为m的节点的值比其父节点的值大,但是最大堆的特性为某个节点的值最多和其父节点的值一样大,矛盾,因此假设为错误,命题正确。

4.证明:当用数组表示存储了m个元素的堆时,叶节点的下标是floor(n/2)+1, floor(n/2)+2,...n

刚开始打算通过公式证明最有一个叶节点的父节点为floor(n/2),最后没能成功(数学太渣)。。。

根据二叉堆的性质:某节点下标为i(非根节点),其父节点的下标为floor(i/2),因此最后一个叶节点的父节点的下标为floor(n/2),所以从下标floor(n/2)+1开始到n都是叶节点。

5.写出最小堆中维持最小堆性质的操作(本来要求写伪代码)

 1 void min_heapify(int A[], int length, int i){
 2     int l = 2 * i;
 3     int r = 2 * i + 1;
 4     int smallest;
 5 
 6     if(l <= length && A[l] < A[i])
 7         smallest = l;
 8     else
 9         smallest = i;
10     if(r <= length && A[r] < A[smallest])
11         smallest = r;
12 
13     if(smallest != i){
14         int temp = A[smallest];
15         A[smallest] = A[i];
16         A[i] = temp;
17         min_heapify(A, length, smallest);
18     }
19 }
View Code

相关文章: