線段樹節點個數的遞推公式與通項公式

2021-06-29 02:46:47 字數 1022 閱讀 7790

不用二叉堆而是用含有指標域的節點構造線段樹的話,其所需節點個數與區間長度n的關係是什麼呢?

遞推公式

記f(x)表示根節點區間長度為x的線段樹的節點個數, 那麼有:

/ 2f(x/2) + 1, 當x>1且x為偶數時;

f(x) = | f((x+1)/2) + f((x-1)/2) + 1, 當x>1且x為奇數時;

\ 1, 當x=1時。

這條遞推公式與區間劃分的遞迴步驟有相似之處。

通項公式

前4項的結果

x     1   2   3   4   ...

f(x) 1 3 5 7 ...

猜測:

f(x) = 2x - 1

神奇,原先的遞推公式描述的竟然是奇數!

證明:定理:「對任何一棵二叉樹t,如果其終端結點數為n0,度為2的結點數為n2,則n0=n2+1。」

由於線段樹對區間作劃分時總是分割成左右兩個子區間,因此線段樹里只有度為0和度為2的節點。而最終是分割至區間長度為1的葉子節點,因此所有葉子節點個數之和為根節點區間n。

n0 = n; n2 = n0 - 1; 總節點個數= n0 + n2 = 2n - 1;

原來如此。

定理n0=n2+1的證明

設二叉樹總節點數目為n,有

n=n0+n1+n2——(公式1)

二叉樹度數總和為 0*n0+1*n1+2*n2;

而由二叉樹的圖形可以看出除根節點外,每個結點上方對應著乙個度(為更形象,可以理解成結點自己的頭上有一根「繩子」掛著自己)(可驗證當僅有根節點時也滿足這個規律),所以結點總數比度數多1,則有

n=n1+2*+1——(公式2)

公式1代入公式2即可得出:

n0=n2+1

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