Limite inferior para encontrar o quinto elemento menor usando argumentos adversos


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Em muitos textos, um limite inferior para encontrar k th menor elemento é derivado fazendo uso de argumentos usando medianas. Como posso encontrar alguém usando um argumento adversário?

A Wikipedia diz que o algoritmo do torneio é executado em , e n - k + n j = n + 2 - klgO(n+kregistron) édadocomo limite inferior.n-k+j=n+2-knlgj

Respostas:


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Vou esboçar brevemente um esboço de um argumento adversário.

Considere o seu algoritmo de seleção jogando contra um oponente que chamaremos de adversário. O objetivo do adversário é fornecer uma entrada X para o seu algoritmo que maximize o número de operações de comparação realizadas pelo seu algoritmo. De fato, seu algoritmo pode ser visto como uma árvore de comparação, na qual um caminho corresponde a uma ordem parcial. Quando o algoritmo pergunta ao adversário sobre um par (x,y) de elementos, o adversário retorna x<y ou y<x . As respostas do adversário nunca podem contradizer resultados anteriores.

Suponha que o k ésimo elemento maior seja x : considerando a ordem parcial associada a qualquer folha da árvore de comparação, então x deve ser comparável a qualquer outro elemento para que o algoritmo esteja correto, de modo que o algoritmo deve ter fez pelo menos uma comparação (y,z) yx cujo resultado é y<zx ou xz<y . Chame essa comparação de crucial para um elemento y. Obviamente, o adversário deseja maximizar o número de comparações não cruciais feitas pelo seu algoritmo.

Seja eu o conjunto de k-1 1 maiores elementos; seu algoritmo precisa identificar corretamente todos os elementos em eu e também o maior elemento em Xeu , ou seja, x . Observe que cada elemento em Xeu perdeu pelo menos uma comparação crucial. Agora, o adversário tem uma estratégia que força cada um dos elementos k-1 1 em eu a vencer pelo menos lgnk-1 1comparações, nenhum dos quais é crucial paraXeu. Adicionando ascomparações cruciaisn-krestantesparaXeuvocê obtém o limite inferior. Para detalhes, leia o seguinte, excelente,observaJeff Erikson.


crucial comparison for $y$y:zy<zxxz<yxzx
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