己知一棵完全二叉树按顺序方式存储在数组int A1n中。设计算法求出下标分别为i和ji =nj =n的两个结点的最近的公共祖先结点的位置和值。请用c语言实现并分析时间复杂度和空间复杂度
算法思路:
对于完全二叉树,可以使用数组来存储,假设当前要求i和j的最近公共祖先,可以先求出它们的深度,然后将深度较深的节点上移,直到它们在同一层,然后同时上移,直到它们重合,此时重合的位置就是它们的最近公共祖先。
具体实现上,可以先求出i和j的深度,然后将深度较深的节点先向上移动到与深度较浅的节点同一层,然后同时向上移动,直到它们重合。每次移动时,可以通过左右子树节点数量的关系来判断往哪个方向移动。
算法实现:
#include <stdio.h>
// 求节点的深度
int depth(int i) {
int d = 0;
while (i > 1) {
i /= 2;
d++;
}
return d;
}
// 求公共祖先
int lca(int A[], int n, int i, int j) {
int di = depth(i), dj = depth(j);
// 将深度较深的节点上移
while (di > dj) {
i /= 2;
di--;
}
while (dj > di) {
j /= 2;
dj--;
}
// 同时上移,直到重合
while (i != j) {
i /= 2;
j /= 2;
}
return A[i];
}
int main() {
int A[] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15};
int n = 15;
int i = 4, j = 7;
int pos = lca(A, n, i, j);
printf("The position of LCA is %d, the value is %d\n", pos, A[pos]);
return 0;
}
时间复杂度分析:
深度的计算需要O(logn)的时间,求公共祖先需要O(logn)的时间,因此总时间复杂度为O(logn)。
空间复杂度分析:
只需要使用常数个额外变量,因此空间复杂度为O(1)
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