ÿþF u n d a m e n t a l A l g o r i t h m s H o m e w o r k # 1
S e t o n J u n e 2 5 , 2 0 0 9
D u e o n J u l y 2 , 2 0 0 9
P r o b l e m 1 . [ 1 5 p t s ] A n a l y z e t h e w o r s t - c a s e t i m e c o m p l e x i t y o f t h e f o l l o w i n g a l g o -
r i t h m s , a n d g i v e t i g h t b o u n d s u s i n g t h e T h e t a n o t a t i o n . Y o u n e e d s h o w t h e k e y s t e p s
i n v o l v e d i n t h e a n a l y s e s .
a )
c o s t t i m e s
p r o c e d u r e m a t r i x v e c t o r ( n : i n t e g e r )
v a r i , j : i n t e g e r ;
b e g i n
f o r i ! 1 t o n d o b e g i n c 1 n
B [ i ] ! 0 ; 1 n
C [ i ] ! 0 ; 1 n
n
f o r j ! 1 t o i d o c 2
i = 1 i
n
B [ i ] ! B [ i ] + A [ i , j ] ; c 3
i = 1 i
n
f o r j ! n d o w n t o i + 1 d o c 4
i = 1 ( n - i )
n
C [ i ] ! C [ i ] + A [ i , j ] ; c 5 ( n - i )
i = 1
e n d
e n d
n
T h e f i r s t f o r l o o p r u n s n t i m e s . T h e s e c o n d f o r l o o p r u n s i = n ( n + 1 ) / 2 t i m e s
i = 1
n
w h i l e t h e t h i r d f o r l o o p r u n s ( n - i ) = n ( n - 1 ) / 2 t i m e s . T h e t o t a l r u n n i n g t i m e w i l l
i = 1
t h e r e f o r e b e : c 1 n + n + n + ( c 2 + c 3 ) · n ( n + 1 ) / 2 + ( c 4 + c 5 ) · n ( n - 1 ) / 2 . [ 3 p t s ]
T h e w h o l e e x p r e s s i o n c a n b e r e - w r i t t e n a s : a 1 n + a 2 n 2 , w h i c h i s ˜( n 2 ) . [ 2 p t s ]
b )
A l g o r i t h m M y s t e r y P r i n t ( A [ 1 . . . n ] )
b e g i n
i f n = 1 t h e n
p r i n t A [ 1 ] ;
e l s e b e g i n
p r i n t A [ n ] ;
c a l l M y s t e r y P r i n t ( A [ 1 . . . n - 1 ] ) ;
c a l l M y s t e r y P r i n t ( A [ 2 . . . n ] ) ;
e n d
e n d ;
A s s u m e t h a t t h e t i m e c o m p l e x i t y o f t h e a b o v e a l g o r i t h m i s T ( n ) . T h e r e c u r s i o n c a l l s i t s e l f
w i t h p a r a m e t e r s o f n - 1 e l e m e n t s t w i c e ( M y s t e r y P r i n t ( A [ 1 . . . n - 1 ] ) a n d M y s t e r y P r i n t ( A [ 2 . . . n ] ) :
1
t h e n u m b e r o f e l e m e n t s i n t h e a r r a y g e t s r e d u c e d b y 1 e v e r y t i m e t h i s f u n c t i o n c a l l i s m a d e ) .
T h e n i f s t a t e m e n t a n d p r i n t A [ n ] a r e b o t h c a l l e d o n c e i n e a c h r e c u r s i o n . W e c a n e x p r e s s
t h i s r e l a t i o n s h i p a s :
T ( n ) = 2 T ( n - 1 ) + c , i f n e" 2
[ 2 p t s ]
T ( 1 ) = c
S o l v i n g t h e r e c u r r e n c e , w e c a n e x p a n d i t a s :
T ( n ) = 2 T ( n - 1 ) + c
= 2 ( 2 T ( n - 2 ) + c ) + c = 2 2 T ( n - 2 ) + 2 1 c + c
= 2 2 ( 2 T ( n - 3 ) + c ) + 2 1 c + c = 2 3 T ( n - 3 ) + 2 2 c + 2 1 c + c
[ 2 p t s ]
= · · ·
= 2 n - 1 T ( 1 ) + 2 n - 2 c + 2 n - 3 c + · · · + 2 1 c + c
n - 1
= c · 2 i = c · ( 2 n - 1 )
i = 0
H e n c e , t h e t i m e c o m p l e x i t y o f t h i s a l g o r i t h m i s ˜( 2 n ) . [ 1 p t ]
c )
c o s t t i m e s
p r o c e d u r e w h i l e l o o p ( n : i n t e g e r )
v a r i , c o u n t : i n t e g e r ;
b e g i n
c o u n t ! 0 ; c 1 1
i ! 1 ; c 2 1
w h i l e i <