算法----五大算法之分治法

分治法的设计思想是:将一个难以直接解决的大问题,分割成一些规模较小的相同问题,以便各个击破,分而治之。

1. 基本概念

字面上的解释是“分而治之”,就是把一个复杂的问题分成两个或更多的相同或相似的子问题,再把子问题分成更小的子问题……直到最后子问题可以简单的直接求解,原问题的解即子问题的解的合并。这个技巧是很多高效算法的基础,如快速排序,归并排序等。

2. 适用范围

分治法所能解决的问题一般具有以下几个特征:

    1) 该问题的规模缩小到一定的程度就可以容易地解决

    2) 该问题可以分解为若干个规模较小的相同问题,即该问题具有最优子结构性质。

    3) 利用该问题分解出的子问题的解可以合并为该问题的解;

    4) 该问题所分解出的各个子问题是相互独立的,即子问题之间不包含公共的子子问题。

如果各子问题是不独立的则分治法要做许多不必要的工作,重复地解公共的子问题,此时虽然可用分治法,但一般用动态规划法较好

3. 分治法的步骤

分治法在每一层递归上都有三个步骤:

    step1 分解:将原问题分解为若干个规模较小,相互独立,与原问题形式相同的子问题;

    step2 解决:若子问题规模较小而容易被解决则直接解,否则递归地解各个子问题

    step3 合并:将各个子问题的解合并为原问题的解。

它的一般的算法设计模式如下:

 Divide-and-Conquer(P)

 if |P|≤n0
    then return(ADHOC(P))
    将P分解为较小的子问题 P1 ,P2 ,...,Pk
    for i←1 to k
    do yi ←Divide-and-Conquer(Pi) △ 递归解决Pi
     T ←MERGE(y1,y2,...,yk) △ 合并子问题
    return(T)

 其中|P|表示问题P的规模;n0为一阈值,表示当问题P的规模不超过n0时,问题已容易直接解出,不必再继续分解。ADHOC(P)是该分治法中的基本子算法,用于直接解小规模的问题P。因此,当P的规模不超过n0时直接用算法ADHOC(P)求解。算法MERGE(y1,y2,…,yk)是该分治法中的合并子算法,用于将P的子问题P1 ,P2 ,…,Pk的相应的解y1,y2,…,yk合并为P的解。

4. 复杂度分析

参见http://blog.sina.com.cn/s/blog_48258fbe0100gcy8.html

5. 典型问题

(1)二分搜索

(2)大整数乘法

 (3)Strassen矩阵乘法

(4)棋盘覆盖

(5)合并排序

(6)快速排序

(7)线性时间选择

(8)最接近点对问题

(9)循环赛日程表

(10)HANOI塔

参考:http://c.chinaitlab.com/special/algorithm/Index.html

    原文作者:五大常用算法
    原文地址: https://blog.csdn.net/xn4545945/article/details/16905709
    本文转自网络文章,转载此文章仅为分享知识,如有侵权,请联系博主进行删除。
点赞