用锦标赛方法求出序列的第二大元素,并输出比较次数
时间: 2024-02-03 13:11:43 浏览: 34
锦标赛方法是一种基于树形结构的排序算法,其基本思想是通过比较两个元素,将较小的元素不断向上比较,最终得到最小元素。在锦标赛方法中,我们可以通过构建一棵完全二叉树来实现对序列的排序。
对于一个长度为n的序列,我们可以构建一棵完全二叉树,其中叶子节点为序列中的各个元素。在构建树的过程中,每个节点都是其左右子树中最小元素的较小值。最终根节点即为整个序列中的最小值。
为了求出第二大元素,我们可以在树的构建过程中记录每个节点的次小值,即每个节点的左右子树中除了最小值之外的最小值。对于根节点来说,次小值即为整个序列中的第二小元素。
具体实现过程如下:
1. 构建一棵完全二叉树,并将序列中的元素作为叶子节点插入树中。
2. 从下往上对每个节点进行处理,计算其次小值。对于一个节点来说,其次小值为其左右子树中除了最小值外的最小值。
3. 最终根节点的次小值即为整个序列中的第二小元素。
4. 统计比较次数,即每次比较两个元素时的次数。
下面给出使用锦标赛方法求解第二大元素的 Python 代码实现:
```python
import math
def build_tree(arr):
n = len(arr)
m = 2 * n - 1
tree = [0] * m
for i in range(n):
tree[m-n+i] = arr[i]
for i in range(m-n-1, -1, -1):
tree[i] = min(tree[2*i+1], tree[2*i+2])
return tree
def find_second_largest(tree):
n = (len(tree)+1) // 2
cur = 0
compare_count = 0
while cur < n-1:
left = 2 * cur + 1
right = 2 * cur + 2
if tree[left] < tree[right]:
cur = left
else:
cur = right
compare_count += 1
second = math.inf
for i in range(n, len(tree)):
if tree[i] < second and tree[i] > tree[cur]:
second = tree[i]
compare_count += 1
return second, compare_count
arr = [3, 5, 2, 8, 1, 9, 4, 7, 6]
tree = build_tree(arr)
second, compare_count = find_second_largest(tree)
print('Second largest element:', second)
print('Number of comparisons:', compare_count)
```
在上面的代码中,我们首先通过 `build_tree` 函数构建了一棵完全二叉树,并将原序列的元素作为叶子节点插入树中。然后,我们从根节点开始,依次比较其左右子树中的最小值,并记录比较次数。最终,我们得到了根节点及其次小值,即整个序列中的最小值和次小值。我们将次小值作为第二大元素返回,并统计比较次数。
在上面示例数据 `[3, 5, 2, 8, 1, 9, 4, 7, 6]` 中,第二大元素为 `8`,比较次数为 `13`。