天天看点

胜者树与败者树

胜者树与败者树  

       胜者树和败者树都是完全二叉树,是树形选择排序的一种变型。每个叶子结点相当于一个选手,每个中间结点相当于一场比赛,每一层相当于一轮比赛。

      不同的是,胜者树的中间结点记录的是胜者的标号;而败者树的中间结点记录的败者的标号。

       胜者树与败者树可以在log(n)的时间内找到最值。任何一个叶子结点的值改变后,利用中间结点的信息,还是能够快速地找到最值。在k路归并排序中经常用到。

一、胜者树

       胜者树的一个优点是,如果一个选手的值改变了,可以很容易地修改这棵胜者树。只需要沿着从该结点到根结点的路径修改这棵二叉树,而不必改变其他比赛的结果。

胜者树与败者树

fig. 1

fig.1是一个胜者树的示例。规定数值小者胜。

1.         b3 pk b4,b3胜b4负,内部结点ls[4]的值为3;

2.         b3 pk b0,b3胜b0负,内部结点ls[2]的值为3;

3.         b1 pk b2,b1胜b2负,内部结点ls[3]的值为1;

4.         b3 pk b1,b3胜b1负,内部结点ls[1]的值为3。.

当fig. 1中叶子结点b3的值变为11时,重构的胜者树如fig. 2所示。

2.         b3 pk b0,b0胜b3负,内部结点ls[2]的值为0;

4.         b0 pk b1,b1胜b0负,内部结点ls[1]的值为1。.

胜者树与败者树

fig. 2

二、败者树

       败者树是胜者树的一种变体。在败者树中,用父结点记录其左右子结点进行比赛的败者,而让胜者参加下一轮的比赛。败者树的根结点记录的是败者,需要加一个结点来记录整个比赛的胜利者。采用败者树可以简化重构的过程。

胜者树与败者树

fig. 3

fig. 3是一棵败者树。规定数大者败。

1.         b3 pk b4,b3胜b4负,内部结点ls[4]的值为4;

2.         b3 pk b0,b3胜b0负,内部结点ls[2]的值为0;

3.         b1 pk b2,b1胜b2负,内部结点ls[3]的值为2;

4.         b3 pk b1,b3胜b1负,内部结点ls[1]的值为1;

5.         在根结点ls[1]上又加了一个结点ls[0]=3,记录的最后的胜者。

败者树重构过程如下:

·            将新进入选择树的结点与其父结点进行比赛:将败者存放在父结点中;而胜者再与上一级的父结点比较。

·            比赛沿着到根结点的路径不断进行,直到ls[1]处。把败者存放在结点ls[1]中,胜者存放在ls[0]中。

胜者树与败者树

fig. 4

       fig. 4是当b3变为13时,败者树的重构图。

注意,败者树的重构跟胜者树是不一样的,败者树的重构只需要与其父结点比较。对照fig.

3来看,b3与结点ls[4]的原值比较,ls[4]中存放的原值是结点4,即b3与b4比较,b3负b4胜,则修改ls[4]的值为结点3。同理,以此

类推,沿着根结点不断比赛,直至结束。

    由上可知,败者树简化了重构。败者树的重构只是与该结点的父结点的记录有关,而胜者树的重构还与该结点的兄弟结点有关。

一 外部排序的基本思路

假设有一个72kb的文件,其中存储了18k个整数,磁盘中物理块的大小为4kb,将文件分成18组,每组刚好4kb。

首先通过18次内部排序,把18组数据排好序,得到初始的18个归并段r1~r18,每个归并段有1024个整数。

然后对这18个归并段使用4路平衡归并排序:

第1次归并:产生5个归并段

r11   r12    r13    r14    r15

其中

r11是由{r1,r2,r3,r4}中的数据合并而来

r12是由{r5,r6,r7,r8}中的数据合并而来

r13是由{r9,r10,r11,r12}中的数据合并而来

r14是由{r13,r14,r15,r16}中的数据合并而来

r15是由{r17,r18}中的数据合并而来

把这5个归并段的数据写入5个文件:

foo_1.dat    foo_2.dat    foo_3.dat     foo_4.dat     foo_5.dat

第2次归并:从第1次归并产生的5个文件中读取数据,合并,产生2个归并段

r21  r22

其中r21是由{r11,r12,r13,r14}中的数据合并而来

其中r22是由{r15}中的数据合并而来

把这2个归并段写入2个文件

bar_1.dat   bar_2.dat

第3次归并:从第2次归并产生的2个文件中读取数据,合并,产生1个归并段

r31

r31是由{r21,r22}中的数据合并而来

把这个文件写入1个文件

foo_1.dat

此即为最终排序好的文件。

参考文章:

<a href="http://blog.csdn.net/whz_zb/article/details/7425152" target="_blank">http://blog.csdn.net/whz_zb/article/details/7425152</a>