algorithm - 如何解决这个递归关系：T(n) = 4*T(sqrt(n)) + n

Question

我知道如何使用主方法解决递归关系。我也知道如何解决以下重复问题：

T(n) = sqrt(n)*T(sqrt(n)) + n

T(n) = 2*T(sqrt(n)) + lg(n)

在上述两个递归中，递归树的每一层都有相同的工作量。并且递归树中总共有 log log n 个级别。

我在解决这个问题时遇到了麻烦：T(n) = 4*T(sqrt(n)) + n

编辑： 这里 n 是 2 的幂

Answer 1

假设 n = 2^k。我们有 T(2^k) = 4*T(2^(k/2)) + 2^k。令 S(k) = T(2^k)。我们有 S(k) = 4S(k/2) + 2^k。通过使用 Mater 定理，我们得到 S(k) = O(2^k)。由于 S(k) = O(2^k) 且 S(k) = T(2^k)，T(2^k) = O(2^k) 这意味着 T(n) = O(n)。

Answer 2

我在解决这个问题时遇到了麻烦：T(n) = 4*T(sqrt(n)) + n

编辑：这里 n 是 2 的幂

这个编辑很重要。因此，假设重复在 2 处停止。

所以现在的问题是递归树有多深。嗯，这就是在 n 变得足够小（例如，小于 2）之前，您可以取 n 的平方根的次数。如果我们写

n = 2 ^{lg n}

然后在每次递归调用时，n 都会取其平方根。这相当于将上述指数减半，所以在 k 次迭代之后，我们有

n ^{1/(2 k )} = 2 ^{lg n/(2 k )}

我们想在小于 2 时停止，给出

2 ^{lg n/(2 k )} = 2

lg n/(2 ^k ) = 1

lg n = 2 ^k

lg lg n = k

因此，在平方根的 lg lg n 次迭代之后，递归停止。（来源）

对于每个递归，我们将有 4 个新分支，因此分支总数为 4 ^（树的深度）4^(lg lg n)。

编辑：

资源

Answer 3

   T(n) = 4 T(sqrt(n)) + n
   4 [ 4 T(sqrt(sqrt(n) + n ] + n
   4^k * T(n^(1/2^k)) +kn because n is power of 2.
   4^k * T(2^(L/2^k)) +kn   [  Let n = 2^L , L= logn]
   4^k * T(2) +kn   [  Let L = 2^k,  k = logL = log log n]
   2^2k * c +kn
   L^2 * c + nloglogn 
   logn^2 * c + nloglogn
   = O(nloglogn)

Answer 4

T(n) = 4T(√n) + n 
suppose that (n = 2^m) . so we have :
T(2^m) = 4T(2^(m/2)) + (2^m)
now let name T(2^m) as S(m):
S(m) = 4S(m/2) + m . now with master Method we can solve this relation, and the answer is :
S(m) = Θ(m^2) 
now we step back to T(2^m):
T(2^m) = Θ((2^m)^2)
now we need m to solve our problem and we can get it from the second line and we have :
n = 2^m   =>   m=lgn 
and the problem solved .
T(n) = Θ((2^lgn)^2)
T(n) = Θ(n^2)