数据结构与算法-递归树

特点

    数据结构的一种特殊应用

    借助递归树来分析递归算法的时间复杂度

    如果把这个一层一层的分解过程画成图,它其实就是一棵树,叫作递归树

斐波那契数列的递归树

    如何用递归树来求解时间复杂度?       

        1.分析归并排序的时间复杂度

归并排序递归树

        每次分解都是一分为二,把时间上的消耗记作常量1。

        归并算法中比较耗时的是归并操作,也就是把两个子数组合并为大数组。

        从图中可以看出,每一层归并操作消耗的时间总和是一样,跟要排序的数据规模有关。    

        把每一层归并操作消耗的时间记作n。

        现在这棵树的高度h,用高度h乘以每一层的时间消耗n,就可以得到总的时间复杂度O(n*h)

        从归并排序的原理和递归树可以看出来,归并排序递归树是一棵满二叉树

        满二叉树的高度大约是\log_2 n ,所以,归并排序递归实现的时间复杂度就是O(n * log n)

    2.分析快速排序的时间复杂度

快速排序递归树

        快速排序过程中,每次分区都要遍历待分区区间的所有数据,操作所遍历数据个数之和是n

        现在只要求出递归树的高度h,快排过程遍历的数据个数是h * n,时间复杂度就是O(h * n)

        因为每次分区并不是均匀地一分为二,所以递归树并不是满二叉树

推导过程

        根据复杂度的大O表示法,对数复杂度的底数统一写成logn,时间复杂度仍然是O(n*log n)

    3.分析斐波那契数列的时间复杂度

斐波那契数列递归树

        如果路径⻓度都为n,那这个总和就是2^n -1

推导过程

        近似推导上面算法的时间复杂度是指数级的,非常高

总结

    比较适合用递推公式来分析,比如

        归并排序时间复杂度、快速排序的最好情况时间复杂度

    比较适合采用递归树来分析,比如

        快速排序的平均时间复杂度

    有些可能两个都不怎么适合使用,比如

        二叉树的递归前中后序遍历

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