戎解证明题2:求解递推方程并证明结论 证明T(n)=T([n/2])+1的解是O(logn)(注:不能直接使用 主定理)。
时间: 2023-09-18 16:06:25 浏览: 359
### 回答1:
根据题意,我们可以得到递推式T(n)=T([n/2])+1,其中 [n/2] 表示向下取整,T(1)=1。
为了求解T(n)的时间复杂度,我们可以采用递归树的方法,将问题的规模缩小到1,然后计算递归树的深度。
首先,我们可以将T(n)表示为以下形式:
T(n) = T(n/2) + 1
= T(n/4) + 1 + 1
= T(n/8) + 1 + 1 + 1
...
= T(1) + k
= k + 1
其中,k表示递归树的深度。
因为我们知道,当n=1时,递归结束,所以k=log2n。
因此,T(n)的时间复杂度为O(logn)。
需要注意的是,这里我们并没有直接使用主定理来求解递归式的解,而是通过递归树的方式进行计算。主要是因为递归式不符合主定理的形式,无法直接套用公式。
### 回答2:
题目要求我们求解递推方程T(n)=T([n/2])+1,并证明结论T(n)=O(logn)。
首先,我们可以通过不断代入的方法求出一些初始值,看是否有规律可循。
当n=1时,T(1)=0;
当n=2时,T(2)=T(1)+1=1;
当n=3时,T(3)=T(1)+1=1;
当n=4时,T(4)=T(2)+1=2;
当n=5时,T(5)=T(2)+1=2;
当n=6时,T(6)=T(3)+1=2;
当n=7时,T(7)=T(3)+1=2;
当n=8时,T(8)=T(4)+1=3;
...
我们可以观察到,当n为奇数时,T(n)=T((n-1)/2)+1,当n为偶数时,T(n)=T(n/2)+1。
现在来证明结论T(n)=O(logn)。
我们假设n=2^k,其中k为一个正整数。
当n为2的幂时,我们有以下推导过程:
T(n) = T(n/2) + 1
= T(n/4) + 1 + 1
= T(n/8) + 1 + 1 + 1
= ...
= T(1) + 1 + 1 + ... + 1 (共k次)
= k
= logn
因此,当n为2的幂时,T(n)=k=logn,结论成立。
当n不为2的幂时,我们可以将n表示为2^k+c的形式,其中0<c<2^k。
我们可以发现,通过不断将奇数向下取整,最后一定可以得到2的幂(即k=0时的情况)。所以,当n不为2的幂时,T(n)的结果一定等于某个2的幂的T值再加上一些常数项。
综上所述,T(n)=O(logn)成立。
(证明完毕,300字)
### 回答3:
首先我们来求解递推方程T(n) = T([n/2]),其中[n/2]表示对n除以2进行向下取整。
对于递推方程T(n),我们可以按照以下步骤进行求解:
1. 基本情况:当n=1时,递推方程T(n) = T([n/2])变为T(1) = T([1/2]),即T(1) = T(0)。显然T(1)的解为O(1)。
2. 递归情况:当n>1时,递推方程T(n) = T([n/2])可以分解为以下两步:
a) 计算T([n/2]),即将n除以2向下取整。
b) 递归求解T([n/2])。
由于每次都将n除以2向下取整,所以在递归的过程中,n的值会不断减小,最终会到达基本情况n=1。
假设递归调用的次数为k次,那么初始的n为n,第一次递归求解T(n/2)时,n变为n/2,第二次递归求解T(n/4)时,n变为n/4,以此类推,第k次递归求解T(n/2^k)时,n变为n/2^k=1,即k=log2(n)。
因此,递推方程T(n)的解的复杂度为O(logn)。
接下来,我们来证明T(n)=O(logn)。
假设T(n) = T(n/2) + c,其中c是一个常数。
根据递推方程的解T(n)=O(logn),我们有T(n/2)=O(log(n/2))=O(logn-1)=O(logn)。
将T(n/2)代入原方程,我们有T(n) = T(n/2) + c = O(logn) + c。
因此,我们得到T(n)=O(logn) + c,其中c是一个常数。
综上所述,递推方程T(n)=T([n/2])的解为O(logn)。
注意:本解答不能直接使用主定理,而是通过逐步求解递推方程,并在递归的过程中计算每次递归的次数来得到解的复杂度。
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