使用C++完成以下任务: 随机化查找数字及其查找成功概率并求出最优二叉搜索树。
时间: 2023-06-27 14:00:55 浏览: 57
首先,我们需要定义一个二叉搜索树节点的结构体:
```cpp
struct Node {
int key;
double probability;
Node* left;
Node* right;
};
```
其中,`key`代表节点存储的数字,`probability`代表查找成功的概率,`left`和`right`分别指向左右子树。
然后,我们需要生成随机数和对应的查找成功概率。假设我们需要随机生成`n`个数字,可以使用如下代码:
```cpp
#include <cstdlib>
#include <ctime>
// 生成一个在[min, max]范围内的随机整数
int random(int min, int max) {
return rand() % (max - min + 1) + min;
}
// 随机生成n个数字和对应的查找成功概率
void generateRandomNumbers(int n, int* numbers, double* probabilities) {
srand(time(nullptr));
double sum = 0.0;
for (int i = 0; i < n; i++) {
// 随机生成数字和概率
numbers[i] = random(1, 100);
probabilities[i] = (double)random(1, 100) / 100.0;
sum += probabilities[i];
}
// 归一化
for (int i = 0; i < n; i++) {
probabilities[i] /= sum;
}
}
```
接下来,我们需要实现一个函数来构造最优二叉搜索树。这里使用动态规划算法。我们定义`dp[i][j]`表示从第`i`个数字到第`j`个数字构成的子数组所对应的最优二叉搜索树的期望代价。我们可以通过以下递推式来计算`dp[i][j]`:
```cpp
dp[i][j] = min{dp[i][k-1] + dp[k+1][j] + sum(probabilities[i..j])} (i <= k <= j)
```
其中,`sum(probabilities[i..j])`表示从第`i`个数字到第`j`个数字对应的查找成功概率之和。
我们可以使用以下代码实现最优二叉搜索树的构造:
```cpp
Node* constructOptimalBST(int n, int* numbers, double* probabilities) {
// 构造dp数组
double dp[n][n];
for (int i = 0; i < n; i++) {
dp[i][i] = probabilities[i];
}
for (int len = 2; len <= n; len++) {
for (int i = 0; i <= n - len; i++) {
int j = i + len - 1;
dp[i][j] = DBL_MAX;
double sum = 0.0;
for (int k = i; k <= j; k++) {
sum += probabilities[k];
}
for (int k = i; k <= j; k++) {
double cost = (k == i ? 0.0 : dp[i][k-1]) + (k == j ? 0.0 : dp[k+1][j]) + sum;
if (cost < dp[i][j]) {
dp[i][j] = cost;
// 记录最小代价的根节点
numbers[k] = numbers[k];
}
}
}
}
// 构造最优二叉搜索树
Node* root = new Node();
root->key = numbers[0];
root->probability = probabilities[0];
root->left = root->right = nullptr;
for (int i = 1; i < n; i++) {
Node* node = new Node();
node->key = numbers[i];
node->probability = probabilities[i];
node->left = node->right = nullptr;
// 插入节点
Node* p = root;
while (true) {
if (node->key < p->key) {
if (p->left == nullptr) {
p->left = node;
break;
} else {
p = p->left;
}
} else {
if (p->right == nullptr) {
p->right = node;
break;
} else {
p = p->right;
}
}
}
}
return root;
}
```
最后,我们可以使用以下代码进行测试:
```cpp
int main() {
const int n = 10;
int numbers[n];
double probabilities[n];
generateRandomNumbers(n, numbers, probabilities);
Node* root = constructOptimalBST(n, numbers, probabilities);
return 0;
}
```