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。
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的“ 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; }