算法导论习题解答 4.1-2

4.1-2 证明T(n)=2T(⌊n/2⌋)+n的解为O(nlgn)。证明这个递归的解也是Ω(nlgn),得到的解为Θ(nlgn)。
证明:

(1)假设T(⌊n/2⌋)<=c⌊n/2⌋lg(⌊n/2⌋)。则有:
                 T(n)<=2(c⌊n/2⌋lg(⌊n/2⌋))+n
                       <=cnlg(n/2)+n
                       =cnlgn-cnlg2+n
                       =cnlgn-cn+n   (1)

        如果c>=1,则有 (1)<=cnlgn。所以T(n)=2T(⌊n/2⌋)+n的解为O(nlgn)。


(2)假设T(⌊n/2⌋)>=c⌊n/2⌋lg(⌊n/2⌋)。则有:
              T(n)>=2(c⌊n/2⌋lg(⌊n/2⌋))+n 
                    >=c(n-1)lg(n/4)+n
                    =cnlgn-clgn-cnlg4+clg4+n  (1) 
        若c足够小,有(1)>=cnlgn, 所以T(n)=2T(⌊n/2⌋)+n的解为Ω(nlgn)。


综上,T(n)=2T(⌊n/2⌋)+n的解为Θ(nlgn)。

 

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