分治算法

前端之家收集整理的这篇文章主要介绍了分治算法前端之家小编觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。

分治算法

分治算法

分治算法(Divide And Conquer)是解决规模庞大的问题的很好的思路,它通过降低问题的规模,形成若干个规模更小但形式相同的子问题,进行递归求解。在求解过后,将各个子问题的解合并起来,形成原问题的解。

那么它的大致流程主要分成三步:

  • 分解(Divide)将大规模的问题分解成若干个规模更小但形式相同的子问题
  • 解决(Conquer)如果当前问题的规模足够小,并可以直接解决的话,那么直接解决并返回解。否则,继续进行分解并递归求解分解后的子问题。
  • 合并(Merge)将各个子问题合并,最终形成原问题的解。

分治算法一般来说会采用递归法来进行实现,当然利用迭代法(比如for、while)也是可以的。所以,我们往往看到的递归算法从广义上来说都是分治算法。无非就是有些递归算法将问题分解了若干个子问题,然而有些递归算法将问题分解成了一个子问题。

应用场景

  • 二分查找
  • 合并排序
  • 快速排序
  • 大整数乘法
  • Strassen矩阵乘法
  • 棋盘覆盖
  • 线性时间选择
  • 最接近点对问题
  • 循环赛日程表
  • 汉诺塔

例子:数列的最大子序列和

给定一个整数数组,找出总和最大的连续数列,并返回总和。

  1. 输入: [-2,1,-3,4,-1,2,-5,4]
  2. 输出 6
  3. 解释: 连续子数组 [4,1] 的和最大,为 6

本题比较优的解法是动态规划,我们尝试用分治算法进行解决

我们把数组分割成两边,那么结果出现的区域,完全在左边、完全在右边、包括中间两个节点的左右两部分

  1. public class Test1617 {
  2. public static void main(String[] args) {
  3. Test1617 test = new Test1617();
  4. int[] nums = {-2,4};
  5. System.out.println(test.maxSubArray(nums));
  6. }
  7. public int maxSubArray(int[] nums) {
  8. if (nums.length == 0) {
  9. return 0;
  10. }
  11. return divide(nums,nums.length-1);
  12. }
  13. private int divide(int[] nums,int left,int right) {
  14. if (left == right) {
  15. return nums[left];
  16. }
  17. int mid = (left + right) >> 1;
  18. // 1.左边最大的子序列
  19. int leftMaxSum = divide(nums,left,mid);
  20. // 2.右边最大的子序列
  21. int rightMaxSum = divide(nums,mid+1,right);
  22. // 3.最大数列和在中间
  23. // 包括中间的,左边部分最大
  24. int sum = nums[mid];
  25. int leftMidSum = sum;
  26. for (int i=mid-1; i>=left; i--) {
  27. sum += nums[i];
  28. leftMidSum = Math.max(leftMidSum,sum);
  29. }
  30. // 包括中间的,右边部分最大
  31. sum = nums[mid+1];
  32. int midRightSum = sum;
  33. for (int i=mid+2; i<=right; i++) {
  34. sum += nums[i];
  35. midRightSum = Math.max(midRightSum,sum);
  36. }
  37. return Math.max(Math.max(leftMaxSum,rightMaxSum),leftMidSum+midRightSum);
  38. }
  39. }

参考资料

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