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在将其转换为排序数组时找到堆化数组,则交换的总数最大可能

algorithm

受本文的启发,我搜索了最坏的堆排序案例,并在cs.stackexchange.com上找到了这个问题,但是唯一的答案并没有真正回答这个问题,因此我决定自己进行研究。经过数小时的推理和编码,我已经解决了。我认为这个问题应归为SO,因此我将其张贴在这里。问题是要找到一个包含从1到n的不同数字的堆积数组,这样在将其转换为排序数组时,所有筛选操作中的交换总数最大可能。


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2020-07-28

共1个答案

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当然,有一种蛮力算法,可以计算所有可能的堆积数组并计算每个数组的交换次数,而我这样做是为了验证以下解决方案的结果。


  • 让我们从N = 1: 1开始

  • N = 2:显然是[2,1]

  • N = 3:[3,x,1]。
    由于每次筛查调用最多都会产生与进行筛查调用的节点的“高度(等于⌊log(n)⌋”(从堆的底部开始))相等的交换次数,因此我们将1放置在数组的末尾,显然x =
    2。

  • N = 4:[4,x,y,1]
    在首次提取最大值之后,我们需要堆[1,x,y]。如果我们将其筛选为N = 3,[3,2,1]的情况,因为此筛选操作会产生最多等于“高度”的交换,加上N =
    3时的最大交换数,因此N = 4时最大交换次数的场景。 因此,我们将
    heapify

    siftDown”版本
    倒退
    到[
    3,2,1
    ]:与其父级交换1直到根为1。所以x = 2,y = 3

  • N = n:[n,a,b,c,…,x,1]
    因此,通过归纳法,当N = n时,我们做同样的事情:在第一次提取最大后,我们向下过滤[1,a, b,c,…,x]到N =
    n-1时的堆积数组。所以我们向后做,得到我们所得到的。

这是输出输入您的N时满足要求的堆积数组的代码:

#include<stdio.h>

const int MAXN = 50001;

int  heap[MAXN];

int main()
{
    int n;
    int len,i,j;
    while(scanf("%d",&n)!=EOF)
    {
        heap[1]=1;
        len=1;
        for(i=2;i<=n;i++)
        {
            j=len;
            while(j>1)
            {
                heap[j]=heap[j/2];
                j/=2;
            }
            heap[1]=i;
            heap[++len]=1;
        }
        for(i=1;i<=n;i++)
        {
            if(i!=1) printf(" ");
            printf("%d",heap[i]);
        }
        printf("\n");
    }
    return 0;
}
2020-07-28