算法(Algorithms)第4版 练习 1.5.15

用归纳法推导:

1、height = 0时,成立,其level 0的节点个数为C(0,0)=1.

height = 1时,成立,其level 0的节点个数为C(1,0)=1,其level 1的节点个数为C(1,1)=1.

2、假设height = n-1时,每个level的节点个数都是二次项系数。

3、则height = n时,其是由两个height=n-1且节点个数符合二次项系数的tree组合而成的。

故其level 0的节点个数为1,符合C(n,0). 其level n的节点个数为1,符合C(n,n).

对level k(1 <= k <= n-1),其节点个数nodenumber = C(n-1,k) + C(n-1,k-1) = C(n,k)。

最后,原命题得证。

N = 2^n时,因为2^n = (1+1)^n = C(0,n) + C(1,n) + ……+ C(n,n),根据上述命题,可知这个树是height=n,各层节点数是二次项系数的worst-case tree for weighted quick-union。

所以平均深度为depthaverage=(0* C(0,n) + 1*C(1,n) + ……+ n*C(n,n))/ 2^n 

根据r*C(r,n)=n*C(r-1,n-1),上述公式化简为n *(C(0,n-1) + ……+C(n-1,n-1))/ 2^n = n * 2^(n-1) / 2^n = n/2

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