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递归树

求递归算法的时间复杂度:递归树

递归算法时间复杂度的一个递归方程:

在引入递归树之前可以考虑一个例子:

T(n) = 2T(n/2) + n2;

迭代2次可以得:

T(n) = n2 + 2(2T(n/4) + (n/2)2)

还可以继续迭代,将其完全展开可得:

T(n) = n2 + 2((n/2)2 + 2((n/22)2 + 2((n/23) 2 + 2((n/24)2 +…+2((n/2i)2 + 2T(n/2i+1)))…))))  ……(1)

而当n/22 == 1时,迭代结束。

将(1)式小括号展开,可得:

T(n) = n2 + 2(n/2)2 + 22(n/22)2 + … + 2i(n/2i)2 + 2i+1T(n/2i+1)

这恰好是一个树形结构,由此可引出递归树法。

图中的(a)(b)(c)(d)分别是递归树生成的第1,2,3,n步。每一节点中都将当前的自由项n2留在其中,而将两个递归项T(n/2) + T(n/2)分别摊给了他的两个子节点,如此循环。

图中所有节点之和为:

[1 + 1/2 + (1/2)2 + (1/2)3 + … + (1/2)i] n2 = 2n2

可见其复杂度为O(n2)

可以得到递归树的规则为:

(1) 每层的节点为T(n) = kT(n / m) + f(n)中的f(n)在当前的n/m下的值;

(2) 每个节点的分支数为k;

(3)每层的右侧标出当前层中所有节点的和。

再举个例子

T(n) = T(n/3) + T(2n/3) + n

其递归树如下图所示:

可见每层的值都为n,从根到叶节点的最长路径是:

因为最后递归的停止是在(2/3)kn == 1.则

于是

即T(n) = O(nlogn)

总结

利用此方法解递归算法复杂度:

f(n) = a*f(n/b) + d(n)

1.当d(n)为常数时:
 

2.当d(n) = cn 时:
   

3.当d(n)为其他情况时可用递归树进行分析。
当d(n) = cn^d时:

由第二种情况知,若采用分治法对原算法进行改进,则着重点是采用新的计算方法缩小a值。

照着某个大佬依葫芦画瓢的,为了练习写blog,侵删

posted on 2019-09-15 21:46  进击の辣条  阅读(1936)  评论(0编辑  收藏  举报

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