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Aggiunge dimostrazioni costo ammortizzato zig-zig, todo:zig-zag, zig
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Darakuu committed Dec 17, 2023
1 parent 21cb67a commit d190795
Showing 1 changed file with 94 additions and 8 deletions.
102 changes: 94 additions & 8 deletions content/Splay Tree.md
Original file line number Diff line number Diff line change
Expand Up @@ -92,18 +92,104 @@ Poniamo:
- $R(\nu)=_{def}\log(S(\nu))$, rango di $\nu$
- $\Phi(T)=_{def}\displaystyle\sum_{\nu \in T}R(\nu)$
>[!example]- Esempio di Calcolo $\phi(T)$
>#todo
>![[SplayCalcoloPhi.excalidraw.svg|512]]
>
>$\phi(T)=5+\log3+\log 5+\log 10 = 5+\log 150$

Sia $T_{0}$ un albero vuoto #todo
Sia $T_{0}$ un albero vuoto, si ha:

### Lemma
$\phi(T_{0})=\displaystyle\sum_{\nu \in T_{0}} R(\nu)=0$ 

### Dim
Sia $T$ un qualsiasi albero:
$\phi(T)=\displaystyle\sum_{\nu \in T} R(\nu)=\sum_{v \in T}\log S(\nu)\geq 0 = \Phi(T_{0})$

>[!def] Teorema
>Il costo ammortizzato dell'operazione Splay(x,T) è al più #todo
Pertanto, possiamo utlizzare il potenziale $\Phi(T)$ per calcolare un upper bound al costo reale di $M$ operazioni (cioè $Splay$,$Insert$,$Delete$) di cui $N$ sono $Insert$, a partire da uno splay tree vuoto. 


>[!def] Lemma
>
>Siano $a,b \in \mathbb{N^+}$, e sia $c \geq a+b$ 
>
>Allora: $\log a+\log b \leq 2\log c -2$
>
><ins>Dimostrazione</ins>
>Calcoliamo
>Si osservi:
>$$\begin{align}
>(a+b)^2&=a^2+2ab+b^2 \\
> & = a^2-2ab+b^2+4ab \\
> & = (a-b)^2+4ab \\
> & \geq 4ab \\
>a+b & \geq 2\sqrt{ ab }
>\end{align} $$
>Considerando $c$
>$c\geq a+b\geq 2\sqrt{ ab }$
>Prendendo i logaritmi di ambo i membri:
>$\log c \geq 1+\dfrac{1}{2}(\log a+\log b)$
>$2\log c-2\geq \log a+\log b$



>[!def] Teorema
>Il costo ammortizzato dell'operazione Splay(x,T) è al più $3(R(root(T))-R(x))+1$
>[!def] Dimostrazione (Per casi!)
>Calcoliamo per iniziare il costo ammortizzato di una operazione di tipo Zig, Zig-Zag, Zig-Zig
### Notazione e Abbreviazioni

Casi...
Indiamo con $S_{i}(x) \text{ e } S_{f}x$ il numero di nodi nel sottoalbero di radice x prima e dopo l'operazione in esame, analogamente per il Rango. 

Inoltre:
- $R_{i}(x,p) = R_{i}(x)+R_{i}(p)$
- $R_{f}(x,p,g)=R_{f}(x)+R_{f}(p)+R_{f}(g)$
etc... 

## Caso Zig-Zig

Costo Reale=2 


$\Delta \phi=R_{f}(x,p,g)-R_{i}(x,p,g)$ 

Si osservi che: $S_{f}(x) = S_{i}(g) \to R_{f}(x) =R_{i}(g)$, e quindi $\to \Delta \phi \leq R_{f}(x,g)-R_{i}(x,p)$ 

$S_{i}(x)+S_{f}(g)\leq S_{f}(x) \overset{ lemma }{ \longrightarrow }R_{i}(x)+R_{f}(g)\leq 2R_{f}(x)-2$
$$
\begin{align}
\longrightarrow\Delta \Phi & \leq R_{f}(x,g)-R_{i}(x,p)+R_{i}(x)-R_{i}(x) \\
& = R_{f}(x) \textcolor{lightgreen}{+R_{f}(g)} \textcolor{lightblue}{-R_{i}(x)}-R_{i}(p)\textcolor{lightgreen}{+R_{i}(x)} \textcolor{lightblue}{-R_{i}(x)} \\
& \leq R_{f}(x) +{\underset{ \text{somma maggiorata} }{\textcolor{lightgreen} {2R_{f}(x)-2} }}\textcolor{lightblue}{-2R_{i}(x)}-R_{i}(p) \\
& = 3R_{f}(x)-2-2R_{i}(x)-R_{i}(p) \\
& \leq 3R_{f}(x) -2 -\underbrace{ 2R_{i}(x)-R_{i}(x) }_{ } \\
& \leq 3R_{f}(x) - 2 -3R_{i}(x) \\
& = 3(R_{f}(x)-R_{i}(x))-2 \\
\text{Da cui segue} \\
& -R_{i}(p) \leq -R_{i}(x) \\
\text{Cons. i nodi:} \\
S_{i}(x)\leq S_{i}(p) & \to R_{i}(x)\leq R_{i}(p) \\ \\
\Delta \Phi & \leq 3(R_{f}(x)- R_{i}(x)) -2 \\
\\
\\
&\Large\boxed{\hat{c}_{\text{zig-zig}}=2+\Delta \Phi \leq 3(R_{f}(x)-R_{i}(x))}
\end{align}
$$

>[!example] Grafico
>
## Caso Zig-Zag
$$
todo
$$
>[!example] Grafico
>
## Caso Zig

$$
todo
$$
>[!example] Grafico
>

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