貪心演算法 三 最佳合併模式

2021-07-30 03:20:53 字數 1269 閱讀 1606

給定n個有序檔案,每個檔案的記錄數分別為w1~wn,請給出一種兩兩合併的方案,使得總合併次數最少。

注意:1. 外排序演算法是將多個有序檔案合併成乙個有序檔案的過程。

2. 在一次合併的過程中,兩個檔案中的所有記錄都需要先從檔案中讀入記憶體,再在記憶體中排序,最後將排序的結果寫入檔案中。

3. 假設兩個待排序檔案記錄數分別為n、m,那麼將這兩個檔案合併成乙個有序的檔案需要進行n+m次讀寫。

n個檔案兩兩合併的過程可以用一棵擴充二叉樹來表示。因為擴充二叉樹只有度為2或0的節點,沒有度為1的節點,這符合兩兩合併的過程。

在這棵擴充二叉樹中:

1. 方形節點(外界點)表示原始的檔案,圓形節點(內節點)表示合併過程中的檔案;

2. 節點的權值表示檔案的記錄數

因此,n個檔案合併過程的總讀寫次數為帶權外路徑長度之和。

要求最小的合併次數即為求最小的帶權外路徑長度之和。

因此,問題就轉化為『如何求擴充二叉樹的最小加權路徑』。

這個問題可以用哈夫曼演算法解決。

若要使得帶權外路徑長度最小,可以將權值大的節點盡量靠近根節點,這樣路徑短一些;而權值小的節點可以適當遠離根節點,因為權值小,外路徑稍微長一點也沒事。

用乙個優先權佇列儲存所有的初始節點;

從佇列中選出兩個權值最小的節點,將它們的和作為它們的根節點,並放入佇列中;

迴圈這個過程,直到佇列中只有乙個節點為止,此時具有最小帶權路徑的擴充二叉樹構造完畢!此時帶權外路徑長度即為最小的讀寫次數。

/**

* 構造二叉樹的節點類

*/class

treenode

}

/**

* 構造哈夫曼樹

*@param w:所有節點的權值

*@return 哈夫曼樹的根節點

*/treenode hfmtree(int w)

});for(int i=0; inew treenode(w[i]));

}// 構造哈夫曼樹

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