败者树

    之前一直没弄懂,为什么败者树就能直接比较根节点就能重构,今天又查了不少资料,终于想明白了。

    我觉得主要是由于我们构造败者树,主要目的就是取胜者,在胜者被取出改变了的情况下,从胜者所在的叶子结点到根节点的路径上,内结点存放的值肯定是其兄弟结点的值,而不可能是胜者的值,这样相比于胜者树就省去了我们取兄弟节点再比较这么一个过程。

### 败者的数据结构及代码实现 败者(Loser Tree)是一种用于选择排序中最小或最大元素的高效数据结构,常应用于多路归并排序中。其核心思想是通过构建一棵来记录每一轮比较中的“败者”,从而减少不必要的比较次数。 以下是一个基于 Java 的败者实现示例: ```java import java.util.Arrays; public class LoserTree { private int[] loserTree; // 败者数组 private int[] data; // 数据数组 private int size; // 参与比较的序列数量 public LoserTree(int[] sequences) { this.size = sequences.length; this.data = new int[size]; this.loserTree = new int[size]; for (int i = 0; i < size; i++) { data[i] = sequences[i]; } build(); } // 构建败者 private void build() { for (int i = 0; i < size; i++) { adjust(i); } } // 调整败者 private void adjust(int index) { int parent = (index + size) / 2 - 1; // 计算父节点索引 while (parent >= 0) { int leftChild = parent * 2 + 1 - size; // 左孩子索引 int rightChild = leftChild + 1; // 右孩子索引 int winner = leftChild; if (rightChild < size && data[rightChild] < data[leftChild]) { winner = rightChild; } if (data[index] < data[winner]) { loserTree[parent] = winner; index = index; } else { loserTree[parent] = index; index = winner; } parent = (parent + 1) / 2 - 1; } } // 获取当前最小值 public int getMin() { return data[loserTree[0]]; } // 替换某个序列的最小值并重新调整败者 public void replaceMin(int sequenceIndex, int newValue) { data[sequenceIndex] = newValue; adjust(sequenceIndex); } public static void main(String[] args) { int[] sequences = {5, 3, 8, 1, 6}; LoserTree tree = new LoserTree(sequences); System.out.println("Initial sequences: " + Arrays.toString(sequences)); System.out.println("Minimum value in loser tree: " + tree.getMin()); tree.replaceMin(3, 9); // 替换第4个序列的值为9 System.out.println("After replacing 1 with 9, minimum value: " + tree.getMin()); } } ``` #### 关键点解析 1. **败者的构造** 败者的构建过程类似于堆的构建,通过不断调整的结构以确保每个节点都存储了正确的“败者”信息[^1]。 2. **调整机制** 每当一个序列的最小值被替换时,需要重新调整败者以保持其性质。调整过程从叶子节点开始,逐层向上更新父节点的败者信息。 3. **时间复杂度** 败者的构建和调整操作的时间复杂度均为 \(O(\log n)\),其中 \(n\) 是参与比较的序列数量。这使得败者在多路归并排序中具有很高的效率。 ---
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