首页 > 编程学习 > 分治算法.

分治算法.

发布时间:2022/1/17 11:53:57

1. 分治算法介绍

  1. 分治法是一种很重要的算法。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,如排序算法(快速排序,归并排序),傅立叶变换(快速傅立叶变换)……

2. 分治算法的基本步骤

分治法在每一层递归上都有三个步骤:

  1. 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
  2. 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
  3. 合并:将各个子问题的解合并为原问题的解。

3. 分治(Divide-and-Conquer§)算法设计模式

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
TMERGE(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§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§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. 分治算法最佳实践-汉诺塔

汉诺塔的传说
汉诺塔:汉诺塔(又称河内塔)问题是源于印度一个古老传说的益智玩具。大梵天创造世界的时候做了三根金刚石柱子,在一根柱子上从下往上按照大小顺序摞着64片黄金圆盘。大梵天命令婆罗门把圆盘从下面开始按大小顺序重新摆放在另一根柱子上。并且规定,在小圆盘上不能放大圆盘,在三根柱子之间一次只能移动一个圆盘。

思路:

如果我们有 n >= 2 情况,我们总是可以看做是两个盘 1.最下边的盘 2. 上面的其余盘

  1. 先把 最上面的盘 A->B
  2. 把最下边的盘 A->C
  3. 把B塔的所有盘 从 B->C (如果所有盘>=2,还是按照上面的步骤进行)这其实是一个递归的过程

5. 代码实现

/***
     * @description: 哈诺塔实现
     * @param: num 盘的数量
     * @param: a 塔a
     * @param: b 塔b
     * @param: c 塔c
     * @return: void
     * @author ZhangJiaHao
     * @date: 2022/1/17 11:39
     */
    public static void hanoiTower(int num, char a, char b, char c) {
        // 如果只有一个盘
        if (num == 1) {
            System.out.println("第一个盘从" + a + "->" + c);
        } else {
            // 多个盘 我们看作两个部分,1.最下面的一个盘 2.上面的其余盘
            // 先把上面的其余盘 a->b
            hanoiTower(num - 1, a, c, b);
            // 把最下面的盘 a->c
            System.out.println("第" + num + "个盘从" + a + "->" + c);
            // 把b盘的所有盘移动到c b->c
            hanoiTower(num-1,b,a,c);
        }
    }

分治算法最主要的是:

  1. 如何分成小问题:上述的汉诺塔分为的小问题就是分为只有一个盘
  2. 如何聚合小问题为最初问题的解
Copyright © 2010-2022 ngui.cc 版权所有 |关于我们| 联系方式| 豫B2-20100000