如何构造一个最优二叉搜索树?代码思路是什么?
时间: 2024-02-19 22:03:37 浏览: 75
最优二叉搜索树算法及代码
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构造一个最优二叉搜索树的算法被称为动态规划算法,具体思路如下:
1. 首先,将节点按照键值的大小排序,建立一棵空树。
2. 假设有n个节点,将它们编号为1到n。对于每个子树,计算其中所有节点的概率之和,以及左右子树中节点的概率之和。
3. 对于每个子树,找到其中概率和最小的节点作为根节点。
4. 以根节点作为分界点,将子树划分为左右两个子树。对于左右子树,重复步骤2和3,直到所有节点都被加入到树中。
5. 最后,构造出的树即为最优二叉搜索树。
下面是代码实现的主要思路:
1. 定义一个二维数组dp,其中dp[i][j]表示从第i个节点到第j个节点构造的最优二叉搜索树的期望搜索次数。
2. 初始化dp数组,对于只含一个节点的树,期望搜索次数即为该节点的概率。
3. 对于包含多个节点的子树,使用上述算法进行动态规划计算,更新dp数组。
4. 最后,根据dp数组构建最优二叉搜索树。
下面是伪代码:
```
function optimal_bst(p, q, n):
dp = [[0] * (n + 1) for _ in range(n + 1)]
# 初始化dp数组
for i in range(n):
dp[i][i] = q[i]
for l in range(2, n + 1):
for i in range(n - l + 2):
j = i + l - 1
dp[i][j] = float('inf')
w = sum(p[i:j+1]) + sum(q[i:j+1])
for r in range(i, j + 1):
t = dp[i][r - 1] + dp[r + 1][j] + w
if t < dp[i][j]:
dp[i][j] = t
# 构建最优二叉搜索树
root = build_bst(dp, p, q, 0, n - 1)
return root
def build_bst(dp, p, q, i, j):
if i > j:
return None
k = find_root(dp, i, j)
node = TreeNode(k)
node.left = build_bst(dp, p, q, i, k - 1)
node.right = build_bst(dp, p, q, k + 1, j)
return node
def find_root(dp, i, j):
min_cost = float('inf')
root = -1
for k in range(i, j + 1):
cost = dp[i][k - 1] + dp[k + 1][j]
if cost < min_cost:
min_cost = cost
root = k
return root
```
其中,p和q分别为节点的概率和其它节点被搜索的概率,n为节点数。最终返回构造出的最优二叉搜索树的根节点。
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