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递归方程

归并排序算法的递归方程

T(n)={Θ(1)n=12T(n2)+Θ(n)n>1

这个方程的含义是如果只有 1 个元素的数组需要做归并排序,那么在常数时间内就能得到有序数组。

如果是 n 个元素的数组需要做归并排序,那么需要将问题一分为二,每个子问题各需要 T(n2) 的时间。解决子问题以后,当前问题转化为合并有序数组问题,两个指针会不重复扫描每个元素一遍,复杂度为 Θ(n)

可以使用逐层展开法和变量替换法求解 T(n),但是比较麻烦,仅作了解即可。

Master 定理

T(n)=aT(nb)+f(n),a1,b>1,f(n)>0

比较 nlogba 的阶和 f(n) 的大小:

  • nlogba 大,则 T(n)=Θ(nlogba)
  • f(n) 大,则 T(n)=Θ(f(n))
  • nlogba=f(n),则 T(n)=Θ(nlogbalogn)=Θ(f(n)logn)

对于归并排序,a=2b=2,则 nlogba=n。而 f(n)=Θ(n),它们的阶数相当。因此归并排序的时间复杂度 T(n)=Θ(nlogn)

Master 定理的证明

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