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synced 2026-08-24 00:57:14 +00:00
Update H1 titles.
This commit is contained in:
@@ -1,16 +1,18 @@
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# 建堆操作
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如果我们想要根据输入列表生成一个堆,这个过程被称为「建堆」。
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在某些情况下,我们希望使用一个列表的所有元素来构建一个堆,这个过程被称为「建堆」。
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## 借助入堆方法实现
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最直接的方法是借助“元素入堆操作”实现,首先创建一个空堆,然后将列表元素依次添加到堆中。
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最直接的方法是借助“元素入堆操作”实现。我们首先创建一个空堆,然后将列表元素依次执行“入堆”。
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设元素数量为 $n$ ,则最后一个元素入堆的时间复杂度为 $O(\log n)$ 。在依次添加元素时,堆的平均长度为 $\frac{n}{2}$ ,因此该方法的总体时间复杂度为 $O(n \log n)$ 。
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设元素数量为 $n$ ,入堆操作使用 $O(\log{n})$ 时间,因此将所有元素入堆的时间复杂度为 $O(n \log n)$ 。
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## 基于堆化操作实现
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有趣的是,存在一种更高效的建堆方法,其时间复杂度仅为 $O(n)$ 。我们先将列表所有元素原封不动添加到堆中,**然后迭代地对各个节点执行“从顶至底堆化”**。当然,**我们不需要对叶节点执行堆化操作**,因为它们没有子节点。
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有趣的是,存在一种更高效的建堆方法,其时间复杂度可以达到 $O(n)$ 。我们先将列表所有元素原封不动添加到堆中,然后倒序遍历该堆,依次对每个节点执行“从顶至底堆化”。
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请注意,因为叶节点没有子节点,所以无需堆化。在代码实现中,我们从最后一个节点的父节点开始进行堆化。
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=== "Java"
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@@ -88,7 +90,7 @@
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为什么第二种建堆方法的时间复杂度是 $O(n)$ ?我们来展开推算一下。
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- 完全二叉树中,设节点总数为 $n$ ,则叶节点数量为 $(n + 1) / 2$ ,其中 $/$ 为向下整除。因此,在排除叶节点后,需要堆化的节点数量为 $(n - 1)/2$ ,复杂度为 $O(n)$ 。
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- 在完全二叉树中,设节点总数为 $n$ ,则叶节点数量为 $(n + 1) / 2$ ,其中 $/$ 为向下整除。因此,在排除叶节点后,需要堆化的节点数量为 $(n - 1)/2$ ,复杂度为 $O(n)$ 。
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- 在从顶至底堆化的过程中,每个节点最多堆化到叶节点,因此最大迭代次数为二叉树高度 $O(\log n)$ 。
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将上述两者相乘,可得到建堆过程的时间复杂度为 $O(n \log n)$ 。**然而,这个估算结果并不准确,因为我们没有考虑到二叉树底层节点数量远多于顶层节点的特性**。
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@@ -112,7 +114,7 @@ T(h) & = 2^0h + 2^1(h-1) + 2^2(h-2) + \cdots + 2^{h-1}\times1 \newline
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\end{aligned}
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**使用错位相减法**,令下式 $2 T(h)$ 减去上式 $T(h)$ ,可得
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使用错位相减法,用下式 $2 T(h)$ 减去上式 $T(h)$ ,可得
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$$
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2T(h) - T(h) = T(h) = -2^0h + 2^1 + 2^2 + \cdots + 2^{h-1} + 2^h
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