jjzjj

python - 平衡树中的节点数

coder 2024-02-12 原文

所以我想出了一个有趣的问题,看看是否有一种有效的方法来解决。所以基本上有一个平衡的二叉树,其中保留了 id 号(它不是 bst,所以没有正式的安排)。您只有有限数量的查询才能查明有多少个节点。保证对于每个节点 E,左子树在该节点 E 处的节点数与右子树的节点数一样多或多一个。要求程序找出有多少个节点的最佳方法是什么? 例如给定这样一棵树:

          1
      4      2
  3

程序将给出以下输出:

 Query: 1
 Response: 4 2
 Query: 4
 Response 3
 Query: 3
 Response: 0 0 
 Query: 2
 Response: 0 0
 Answer: 4

最佳答案

我终于弄明白了。

从条件

It is guaranteed that for every node E that the left subtree will have as many or one more node than the right subtree at that node E.

由此可见

  1. 可以根据树的深度计算出非叶节点的个数;它是 2深度 - 1。因此,有趣的是叶节点。
  2. 给定平衡条件,总是只有一个地方可以插入新节点或删除现有节点。 (这意味着给定数量的叶节点意味着一种且只有一种叶节点模式。)
  3. 如果我们知道一个节点的左子树的叶节点数,我们就知道右子树的叶节点数(和节点数)要么相同,要么比它少一个。
  4. 从 2. 和 3. 可以看出,在右子树中只有一个叶节点槽,如果不检查树,我们无法知道它是否已填充。找到它是这个算法的诀窍。

所以,利用3:假设我们有一棵(子)树T。我们知道它的左子树中的叶节点数是nleft。因此我们知道其右子树中叶节点的数量要么是 nleft 要么是 nleft - 1,特别是它至多是 nleft .

我们进入右子树。知道这棵子树的最大叶子节点数,并且知道它们平分在两边的子树中,我们可以推断出两件事:

  • 如果此子树中叶节点的最大数目为奇数,则有问题的插槽在左侧,因为右侧不能比左侧重。如果是偶数,则插槽在右边
  • 每个子树的叶节点数最大为子树叶节点数的一半,左边向上取整,右边向下取整。

这解决了问题的核心;剩下的就是简单的递归。在 C++ 中:

#include <cstddef>

// I'm using a simple node structure, you'd use query functions. The
// algorithm is not meaningfully altered by this.
struct node {
  node *left = nullptr, *right = nullptr;
};

struct node_counter {
  std::size_t leaf;      // number of leaf nodes,
  std::size_t trunk;     // number of trunk nodes,
  std::size_t depth;     // and depth of the inspected subtree.
};

// Interesting function #1: Given a right subtree and the leaf-count and
// depth of its left sibling, find the node that might or might not be there
node const *find_leaf(node const *branch, std::size_t leaf_count, std::size_t depth) {
  // We've gone down, found the slot. Return it.
  if(depth == 0) { return branch; }

  // The heart of the matter: Step into the subtree that contains the
  // questionable slot, with its maximum leaf node count and depth.
  return find_leaf(leaf_count % 2 ? branch->left : branch->right,
                   (leaf_count + 1) / 2, // int division
                   depth - 1);
}

// Recursive counter. This steps down on the left side, then infers the
// number of leaf and trunk nodes on the right side for each level.
node_counter count_nodes_aux(node const *root) {
  // leftmost leaf node is reached. Return info for it.
  if(!root->left) {
    return { 1, 0, 0 };
  }

  // We're in the middle of the tree. Get the counts for the left side,
  auto ctr_left   = count_nodes_aux(root->left);

  // then find the questionable slot on the right
  auto leaf_right = find_leaf(root->right, ctr_left.leaf, ctr_left.depth);

  return {
    // the number of leaf nodes in this tree is double that of the left
    // subtree if the node is there, one less otherwise.
    ctr_left.leaf * 2 - (leaf_right ? 0 : 1),

    // And this is just an easy way to keep count of the number of non-leaf
    // nodes and the depth of the inspected subtree.
    ctr_left.trunk * 2 + 1,
    ctr_left.depth + 1
  };
}

// Frontend function to make the whole thing easily usable.
std::size_t count_nodes(node const *root) {
  auto ctr = count_nodes_aux(root);
  return ctr.leaf + ctr.trunk;
}

为了尝试这一点,我使用了以下极其丑陋的 main 函数,它只是构建一个包含许多节点的树,在正确的位置插入新节点并检查计数器是否向正确的方向移动方法。它不漂亮,它不遵循最佳实践,如果你在生产中编写这样的代码,你应该被解雇。它就是这样,因为这个答案的要点是上面的算法,我看不出有任何意义让它变得漂亮。

void fill_node(node *n) {
  n->left  = new node;
  n->right = new node;
}

int main() {
  node *root = new node;

  fill_node(root);

  fill_node(root->left);
  fill_node(root->right);

  fill_node(root->left->left);
  fill_node(root->left->right);
  fill_node(root->right->left);
  fill_node(root->right->right);

  fill_node(root->left->left->left);
  fill_node(root->left->left->right);
  fill_node(root->left->right->left);
  fill_node(root->left->right->right);
  fill_node(root->right->left->left);
  fill_node(root->right->left->right);
  fill_node(root->right->right->left);
  fill_node(root->right->right->right);

  std::cout << count_nodes(root) << std::endl;

  root->left ->left ->left ->left ->left  = new node;  std::cout << count_nodes(root) << std::endl;
  root->right->left ->left ->left ->left  = new node;  std::cout << count_nodes(root) << std::endl;
  root->left ->right->left ->left ->left  = new node;  std::cout << count_nodes(root) << std::endl;
  root->right->right->left ->left ->left  = new node;  std::cout << count_nodes(root) << std::endl;
  root->left ->left ->right->left ->left  = new node;  std::cout << count_nodes(root) << std::endl;
  root->right->left ->right->left ->left  = new node;  std::cout << count_nodes(root) << std::endl;
  root->left ->right->right->left ->left  = new node;  std::cout << count_nodes(root) << std::endl;
  root->right->right->right->left ->left  = new node;  std::cout << count_nodes(root) << std::endl;
  root->left ->left ->left ->right->left  = new node;  std::cout << count_nodes(root) << std::endl;
  root->right->left ->left ->right->left  = new node;  std::cout << count_nodes(root) << std::endl;
  root->left ->right->left ->right->left  = new node;  std::cout << count_nodes(root) << std::endl;
  root->right->right->left ->right->left  = new node;  std::cout << count_nodes(root) << std::endl;
  root->left ->left ->right->right->left  = new node;  std::cout << count_nodes(root) << std::endl;
  root->right->left ->right->right->left  = new node;  std::cout << count_nodes(root) << std::endl;
  root->left ->right->right->right->left  = new node;  std::cout << count_nodes(root) << std::endl;
  root->right->right->right->right->left  = new node;  std::cout << count_nodes(root) << std::endl;
  root->left ->left ->left ->left ->right = new node;  std::cout << count_nodes(root) << std::endl;
  root->right->left ->left ->left ->right = new node;  std::cout << count_nodes(root) << std::endl;
  root->left ->right->left ->left ->right = new node;  std::cout << count_nodes(root) << std::endl;
  root->right->right->left ->left ->right = new node;  std::cout << count_nodes(root) << std::endl;
  root->left ->left ->right->left ->right = new node;  std::cout << count_nodes(root) << std::endl;
  root->right->left ->right->left ->right = new node;  std::cout << count_nodes(root) << std::endl;
  root->left ->right->right->left ->right = new node;  std::cout << count_nodes(root) << std::endl;
  root->right->right->right->left ->right = new node;  std::cout << count_nodes(root) << std::endl;
  root->left ->left ->left ->right->right = new node;  std::cout << count_nodes(root) << std::endl;
  root->right->left ->left ->right->right = new node;  std::cout << count_nodes(root) << std::endl;
  root->left ->right->left ->right->right = new node;  std::cout << count_nodes(root) << std::endl;
  root->right->right->left ->right->right = new node;  std::cout << count_nodes(root) << std::endl;
  root->left ->left ->right->right->right = new node;  std::cout << count_nodes(root) << std::endl;
  root->right->left ->right->right->right = new node;  std::cout << count_nodes(root) << std::endl;
  root->left ->right->right->right->right = new node;  std::cout << count_nodes(root) << std::endl;
  root->right->right->right->right->right = new node;  std::cout << count_nodes(root) << std::endl;
}

关于python - 平衡树中的节点数,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/29463725/

有关python - 平衡树中的节点数的更多相关文章

  1. ruby - 如何从 ruby​​ 中的字符串运行任意对象方法? - 2

    总的来说,我对ruby​​还比较陌生,我正在为我正在创建的对象编写一些rspec测试用例。许多测试用例都非常基础,我只是想确保正确填充和返回值。我想知道是否有办法使用循环结构来执行此操作。不必为我要测试的每个方法都设置一个assertEquals。例如:describeitem,"TestingtheItem"doit"willhaveanullvaluetostart"doitem=Item.new#HereIcoulddotheitem.name.shouldbe_nil#thenIcoulddoitem.category.shouldbe_nilendend但我想要一些方法来使用

  2. ruby - 其他文件中的 Rake 任务 - 2

    我试图在一个项目中使用rake,如果我把所有东西都放到Rakefile中,它会很大并且很难读取/找到东西,所以我试着将每个命名空间放在lib/rake中它自己的文件中,我添加了这个到我的rake文件的顶部:Dir['#{File.dirname(__FILE__)}/lib/rake/*.rake'].map{|f|requiref}它加载文件没问题,但没有任务。我现在只有一个.rake文件作为测试,名为“servers.rake”,它看起来像这样:namespace:serverdotask:testdoputs"test"endend所以当我运行rakeserver:testid时

  3. ruby-on-rails - Ruby net/ldap 模块中的内存泄漏 - 2

    作为我的Rails应用程序的一部分,我编写了一个小导入程序,它从我们的LDAP系统中吸取数据并将其塞入一个用户表中。不幸的是,与LDAP相关的代码在遍历我们的32K用户时泄漏了大量内存,我一直无法弄清楚如何解决这个问题。这个问题似乎在某种程度上与LDAP库有关,因为当我删除对LDAP内容的调用时,内存使用情况会很好地稳定下来。此外,不断增加的对象是Net::BER::BerIdentifiedString和Net::BER::BerIdentifiedArray,它们都是LDAP库的一部分。当我运行导入时,内存使用量最终达到超过1GB的峰值。如果问题存在,我需要找到一些方法来更正我的代

  4. python - 如何使用 Ruby 或 Python 创建一系列高音调和低音调的蜂鸣声? - 2

    关闭。这个问题是opinion-based.它目前不接受答案。想要改进这个问题?更新问题,以便editingthispost可以用事实和引用来回答它.关闭4年前。Improvethisquestion我想在固定时间创建一系列低音和高音调的哔哔声。例如:在150毫秒时发出高音调的蜂鸣声在151毫秒时发出低音调的蜂鸣声200毫秒时发出低音调的蜂鸣声250毫秒的高音调蜂鸣声有没有办法在Ruby或Python中做到这一点?我真的不在乎输出编码是什么(.wav、.mp3、.ogg等等),但我确实想创建一个输出文件。

  5. ruby-on-rails - Rails 3 中的多个路由文件 - 2

    Rails2.3可以选择随时使用RouteSet#add_configuration_file添加更多路由。是否可以在Rails3项目中做同样的事情? 最佳答案 在config/application.rb中:config.paths.config.routes在Rails3.2(也可能是Rails3.1)中,使用:config.paths["config/routes"] 关于ruby-on-rails-Rails3中的多个路由文件,我们在StackOverflow上找到一个类似的问题

  6. ruby-on-rails - Rails - 一个 View 中的多个模型 - 2

    我需要从一个View访问多个模型。以前,我的links_controller仅用于提供以不同方式排序的链接资源。现在我想包括一个部分(我假设)显示按分数排序的顶级用户(@users=User.all.sort_by(&:score))我知道我可以将此代码插入每个链接操作并从View访问它,但这似乎不是“ruby方式”,我将需要在不久的将来访问更多模型。这可能会变得很脏,是否有针对这种情况的任何技术?注意事项:我认为我的应用程序正朝着单一格式和动态页面内容的方向发展,本质上是一个典型的网络应用程序。我知道before_filter但考虑到我希望应用程序进入的方向,这似乎很麻烦。最终从任何

  7. ruby-on-rails - Rails 3.2.1 中 ActionMailer 中的未定义方法 'default_content_type=' - 2

    我在我的项目中添加了一个系统来重置用户密码并通过电子邮件将密码发送给他,以防他忘记密码。昨天它运行良好(当我实现它时)。当我今天尝试启动服务器时,出现以下错误。=>BootingWEBrick=>Rails3.2.1applicationstartingindevelopmentonhttp://0.0.0.0:3000=>Callwith-dtodetach=>Ctrl-CtoshutdownserverExiting/Users/vinayshenoy/.rvm/gems/ruby-1.9.3-p0/gems/actionmailer-3.2.1/lib/action_mailer

  8. ruby-on-rails - Rails 应用程序中的 Rails : How are you using application_controller. rb 是新手吗? - 2

    刚入门rails,开始慢慢理解。有人可以解释或给我一些关于在application_controller中编码的好处或时间和原因的想法吗?有哪些用例。您如何为Rails应用程序使用应用程序Controller?我不想在那里放太多代码,因为据我了解,每个请求都会调用此Controller。这是真的? 最佳答案 ApplicationController实际上是您应用程序中的每个其他Controller都将从中继承的类(尽管这不是强制性的)。我同意不要用太多代码弄乱它并保持干净整洁的态度,尽管在某些情况下ApplicationContr

  9. ruby - 匹配未转义的平衡定界符对 - 2

    如何匹配未被反斜杠转义的平衡定界符对(其本身未被反斜杠转义)(无需考虑嵌套)?例如对于反引号,我试过了,但是转义的反引号没有像转义那样工作。regex=/(?!$1:"how\\"#expected"how\\`are"上面的正则表达式不考虑由反斜杠转义并位于反引号前面的反斜杠,但我愿意考虑。StackOverflow如何做到这一点?这样做的目的并不复杂。我有文档文本,其中包括内联代码的反引号,就像StackOverflow一样,我想在HTML文件中显示它,内联代码用一些spanMaterial装饰。不会有嵌套,但转义反引号或转义反斜杠可能出现在任何地方。

  10. ruby-on-rails - form_for 中不在模型中的自定义字段 - 2

    我想向我的Controller传递一个参数,它是一个简单的复选框,但我不知道如何在模型的form_for中引入它,这是我的观点:{:id=>'go_finance'}do|f|%>Transferirde:para:Entrada:"input",:placeholder=>"Quantofoiganho?"%>Saída:"output",:placeholder=>"Quantofoigasto?"%>Nota:我想做一个额外的复选框,但我该怎么做,模型中没有一个对象,而是一个要检查的对象,以便在Controller中创建一个ifelse,如果没有检查,请帮助我,非常感谢,谢谢

随机推荐