最適なランダム化比較ソート


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したがって、我々はすべての比較ツリーの下限を知っています!⌉(決定)比較ソートアルゴリズムによって行われた比較の最悪の場合の数に。ランダム化された比較ソートには適用されません(最悪の場合の入力に対して予想される比較を測定する場合)。たとえば、n = 4の場合、決定論的な下限は5回の比較ですが、ランダム化アルゴリズム(入力をランダムに並べ替えてからマージソートを適用)は4 2⌈ログ2⁡n!⌉n=4すべての入力について期待される 3つの比較。423

情報理論的な議論により、ランダム化された場合には上限なしでバインドされますが、 k + 2 (n !− 2 k)ログ2⁡n! これは、入力をランダムに並べ替えてから(決定論的)決定木を適用する最適なアルゴリズムがあり、最適な決定木(存在する場合)はすべての葉が2つの連続したレベルにあるものだからです。

k+2(n!−2k)n!、 どこ k=⌊ログ2⁡n!⌋。

この問題の上限について何かわかっている場合はどうなりますか?すべてのについて、ランダム化された比較数(予想される場合、最悪の場合の入力、可能な限り最高のアルゴリズム)は、常に最高の決定論的アルゴリズムよりも厳密に優れています(本質的に、n !は2のべき乗ではないため) 。しかし、どれほど良いですか?n>2n!


lg(n!)+o(n)

回答:


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あなたの質問は、「何が知られているのですか?」ここに何かあります:

http://arxiv.org/abs/1307.3033

ログ⁡n!+cnc


nログ⁡n−1.415nnログ⁡n−1.399n

私は専門家ではありません。これについて知っている唯一の理由はジョン・イアコノです。ただし、nが2の累乗にどれだけ近いか(4/3倍)に基づく変動に関係していると思います。ここでの分析を見ると、link.springer.com / content / pdf /10.1007%2FBF01934989.pdf、-1.415nの境界は、整数kに対してn = floor((4/3)2 ^ k)の場合にのみ保持されるようです。たぶん、Knuthの-1.329nバウンドがすべてのnに当てはまるのでしょうか?
— パットモリン

確かに変動がありますが、私は(4/3)2 ^ kが最悪のケースであり、他のケースではより良いと思いました。
— デビッドエップシュタイン
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