向上or向下调整建堆 的时间复杂度的本质区别的讲解

知识点:(N代表节点数,h代表高度)

1:高度为h的满二叉树节点个数N为 2^(h)-1  即N =  2^(h)-1 

2:所以h = log(N+1)

一:向上调整建堆的时间复杂度

时间复杂度即:每层节点的个数×每层节点需要向上调整的次数

例:第一层的节点,有2^0个,并且因为向上调整,所以它不用调整

       第二层的节点,有2^1个,因为向上调整,所以需要向上调整一次

      ...................

1:所以可以得到一个次数与高度h的表达式

2:对此式子使用错位相减法:

3:上式减下式得到:

4:再将其凑成:

解释:

1:前面减一个2^0,后面再加一个2^0,式子没改变

然后对最前面的-2^0和红色部分使用等比求和(先总体提一个负号)使用等比求和得到以下:

由前提的两个公式可知:

 1:N =  2^(h)-1 

2:所以h = log(N+1)

将这两个公式替换进去:

根据大O表示法,可知 时间复杂度为: N*logN

二:向下调整建堆的时间复杂度

同理可知: 

时间复杂度即:每层节点的个数×每层节点需要向上调整的次数

区别在于:向下调整,最后一层不用调整,因为已经到了叶子节点

1:所以:

2:错位相减法可得:

 

3:相减得到:

4:再把式子凑一下:

 

解释:-(h-1)即-h+1,把+1 改成 2^0 和前面的式子进行等比求和

最后得到:

再同理用前面两个公式套进去可得:

 根据大O表示法可得时间复杂度为O(N)

 

所以可知向下调整比向上调整更优秀。

 

 

 

 

  

 

 

 

 

 

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