@jidomasson

Как показать зависимость скорости от O(nlogn)?

Есть код с пирамидальной сортировкой, и мне нужно показать что в зависимости от количества элементов в массиве скорость пропорционально изменяется в О(nlogn) раз. Можно ли сказать, что время при n=6 деленное на время при n=3 будет примерно равно 6log6/3log3 и какая в таком случае приемлемая погрешность? Потому что я пытался так делать и значение деленного времени у меня было 2.25, при том если делить логарифмы то там будет значение 3.26. Может кто-то предложит более показательное решение.

import time

# Define the customHeapSort function
def customHeapSort(arr):
    # Define a helper function for the down-heap operation
    def customDownHeap(arr, k, n):
        # Store the value of the element at index k
        new_element = arr[k]
        # Loop until the index k reaches the last level of the heap (floor division)
        while k <= n // 2:
            # Calculate the index of the left child
            child = 2 * k
            # Compare the left and right child, if the right child exists and is greater, choose it
            if child < n and arr[child] < arr[child + 1]:
                child += 1
            # If the new element is greater than or equal to the child, break the loop
            if new_element >= arr[child]:
                break
            # Move the child up and update its index
            arr[k] = arr[child]
            k = child
        # Place the new element in its correct position
        arr[k] = new_element

    # Get the size of the array
    size = len(arr)
    # Build the heap by performing down-heap operations on non-leaf nodes
    for i in range(size // 2 - 1, -1, -1):
        customDownHeap(arr, i, size - 1)
    # Extract elements from the heap one by one and reconstruct the heap
    for i in range(size - 1, 0, -1):
        # Swap the root (maximum element) with the last element
        temp = arr[i]
        arr[i] = arr[0]
        arr[0] = temp
        # Perform down-heap operation on the root to restore the heap property
        customDownHeap(arr, 0, i - 1)
    # Return the sorted array
    return arr

# Example usage
arr = [12, 1, 5, -10, 45, 2]

# Measure the execution time of the algorithm
start_time = time.time()
sorted_arr = customHeapSort(arr)
end_time = time.time()

# Calculate the time taken
execution_time = end_time - start_time

# Print the sorted array and the execution time
print("Sorted array is:", sorted_arr)
execution_time = "{:.10f}".format(execution_time)

print("Execution time:", execution_time, "seconds")
  • Вопрос задан
  • 90 просмотров
Пригласить эксперта
Ответы на вопрос 2
wataru
@wataru Куратор тега Алгоритмы
Разработчик на С++, экс-олимпиадник.
Можно, только надо числа брать побольше. Скажем, 100000 и 1000000. Для полносты картины можно взять несколько точек. Еще возьмите, например, 5000000 и 10000000.

Но вообще сложность алгоритма обычно доказывают логически. Типа, у вас там n операций с кучей, каждая операция ограничена O(log n) - потому что она проходит по бинарному дереву с менее чем n листьями, а значит, высотой менее log n.
Ответ написан
Alexandroppolus
@Alexandroppolus
кодир
данная сортировка содержит 2 вложенных цикла, и в каждом из них длина внутреннего цикла зависит от итерации.
надо посчитать суммы длин внутренних циклов для всех итераций внешних.
для обоих рассматриваем худший случай.

1) построение пирамиды. Здесь длина внутреннего цикла равна уровню, с которого стартует customDownHeap. Для самого нижнего уровня, в котором N/2 всех элементов, она равна нулю, для следующего (в нем N/4 от всех) равна 1, далее 2 и т.д., и если просуммировать, то будет N/4 + 2 * N/8 + 3 * N/16 + ... = N = O(N), т.е. линейное время.

2) собственно сортировка. Теперь длина внутреннего цикла равна высоте оставшейся (если отбросить сортированный хвост) пирамиды, т.к. customDownHeap идет с верхушки. Для первой половины элементов (нижний уровень) эта длина будет равна изначальной высоте H = log(2, N), далее для четверти элементов (второй уровень снизу) будет H-1, потом (для 1/8) H-2 и т.д., и здесь уже сумма ряда выйдет O(N * H) = O(N*ln(N))
Ответ написан
Комментировать
Ваш ответ на вопрос

Войдите, чтобы написать ответ

Войти через центр авторизации
Похожие вопросы