이진 트리 증명에는 최대


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n 개의 노드가 있는 이진 트리 가 최대 ⌈ n 임을 증명하려고합니다.n잎. 인덕션으로 어떻게하면 좋을까요?⌈n2⌉

힙에 대한 원래 질문을 따르는 사람들을 위해 여기 로 옮겨졌습니다 .


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먼저 LaTeX를 사용할 수 있습니다. 내가 어떻게했는지 보려면 "편집"을 클릭하십시오. 둘째, 유도가 보이지 않습니다. 당신은 거기에 약간의 숫자를 던지고 있지만 증거 구조는 없으며 힙과 전혀 관련이 없습니다. 당신은 그것을 향상시킬 수 있습니까? 마지막으로 클레임이 잘못되었습니다. 정렬 된 목록은 힙 속성을 충족하며 리프는 하나뿐입니다. 몇 가지 가정을 생략 했습니까?
— Raphael

@Kaveh의 편집이 마음에 들었던 것, 즉 "최대"입니까?
— Raphael

@Raphael, 다시 질문을 읽으면 모든 내부 노드에 정확히 두 명의 자식이있는 힙에 관한 것이라고 생각합니다 (이 경우 원래 질문은 합리적이며 주장은 정확하거나 유사합니다).
— Kaveh

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@Kaveh 아 네, 당신의 혼란을 참조하십시오. 힙의 노드는 최대 2 개의 자식 (따라서 이진 트리 태그)을
— 갖습니다

1
내가 참조. 클레임을 정확하게 공식화하면 추가 가정이 필요하지 않습니다. 이 속성은 실제로 모든 이진 트리에 적용됩니다.
— 라파엘

답변:


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이제 질문이 다음과 같다고 가정합니다.

와 이진 트리 감안할 때 노드가 대부분에 포함되어 있음을 증명 ⌈ Nn잎.⌈n2⌉

우리 트리 정의 작동하자 . 들어 T 와 같은 나무,하자 N T 노드의 수 T 와 L T 에 나뭇잎의 수 T .Tree=Empty∣Leaf∣Node(Tree,Tree)TnTTlTT

인덕션으로이를 수행하는 것이 맞지만 트리 구조를 따르는 구조적 인덕션 이 필요합니다 . 나무의 경우, 이것은 종종 나무의 높이 에 대한 완전한 유도로 수행됩니다 .h(T)

유도 앵커에는 두 부분이 있습니다. 우선 대한 우리가 T = E m의 P의 t의 Y 와 L T = N T = 0 ; 빈 나무에 대한 주장은 분명합니다. 들면 H ( t ) = 1 , 즉 T = L은 전자 F를 우리가 가지고 마찬가지로 L T = 1 = ⌈ N T를h(t)=0T=EmptylT=nT=0h(t)=1T=Leaf이므로 클레임은 나뭇잎을 유지합니다.lT=1=⌈nT2⌉

인덕션 가설은 : 제 나무 전체 (바이너리)을위한 보유한다고 가정 과 시간 ( T ) ≤ K , K ≥ 1 임의하지만 고정.Th(T)≤kk≥1

유도 단계의 경우 h ( T ) = k + 1 인 임의의 이진 트리 를 고려하십시오 . 마찬가지로 K ≥ 1 , T = N O D E ( L , R ) 및 N T = N L + N R + 1 . 으로 L 과 R은 이진 트리도 있습니다 (그렇지 않으면 T는 되지 않을 것)과 시간 ( L ) , 시간 (Th(T)=k+1k≥1T=Node(L,R)nT=nL+nR+1LRT , 유도 가설이 적용되고h(L),h(R)≤k

lL≤⌈nL2⌉ and lR≤⌈nR2⌉.

모든 잎으로 에 하나 있습니다 L 또는 R , 우리는이TLR

lT=lL+lR≤⌈nL2⌉+⌈nR2⌉≤⌈nL+nR+12⌉(∗)=⌈nT2⌉

로 표시된 부등식은 n L , n R ∈ 2 N 인지에 대한 (4 가지 방법) 대소 문자 구분으로 확인할 수 있습니다 . 귀납의 힘으로 증명이 끝납니다.(∗)nL,nR∈2N


실습으로 동일한 기술을 사용하여 다음 진술을 증명할 수 있습니다.

  • 높이 의 모든 완벽한 이진 트리 에는 2 h - 1 노드가 있습니다.h2h−1
  • 모든 이진 트리에는 홀수 개의 노드가 있습니다.

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나는 그 질문에 약간 혼란스러워한다. Wikipedia가 원하는대로 최대 도의 나무에 관심이 있다면 단일 모서리에 n = 2 개의 노드가 있고 n = 2 개의 잎이 있지만 n / 2 = 1 인 문제가 발생 합니다. 어쨌든, 여기에는 쉬운 주장이있는 가까운 것이 있습니다. 3n=2n=2n/2=1

는 n 개의 노드와 L 개의 잎이 있는 나무로 하자 . 이후 T는 나무입니다,가 N - 1 개 모서리 및 이중 계산 그들, 우리는 볼이 2 N - 2 ≤ L + 3 ( N - L ) 라고 말한다 2 L ≤ N + 2 이 두 가지에 꽉이며, 위의 -vertex 예. 2의 근이 하나이고 n ≥ 3 이라고 가정 하려면이 인수를 구체화하여 2 L 을 줄 수 있다고 생각합니다.TnLTn−1

2n−2≤L+3(n−L)
2L≤n+2
n≥3
2L≤n+1

나는 우리가 조용히 뿌리 나무를 가정한다고 생각합니다. Wikipedia도 마찬가지입니다.
— Raphael

1
Wikipedia는 "나무 바깥에"루트 "노드 (모든 노드의 조상)가 존재하는 경우가 종종 있다고 언급합니다." 어쨌든,이 주장은 다르고 아주 쉬우므로 적어 두어야합니다.
— Louis

계속 읽으면 모든 가장자리가 지시되며 "자녀"와 "부모"에 대해 말합니다. 뿌리가없는 나무에서는 말이되지 않습니다. 결과적으로 잎은 0 도의 절점이됩니다.
— Raphael
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