做演算法題的幾個思路
演算法題目往往比較複雜,要麼讓人感到無從下手,要麼很難給出一個最優解,但這恰恰是考驗一個程式設計師思維方式的有效手段。看到這類的難題不要慌,《演算法設計與分析基礎》一書比較全面地總結了做演算法題目的一些思路:
(1)蠻力窮舉法,可以說可以解決所有的問題,不過對於組合數很大的問題時間效能不是很好甚至不能忍受。例子:全排列的生成、n選m組合的生成(這兩個的蠻力法都可以利用多重巢狀迴圈形成,層次很壯觀),8皇后問題(對應成8數全排列),12城tsp問題(對應成12數排列),a的n次方計算就老老實實連乘n次a,順序查詢元素等都是蠻力窮舉的例子。
(2)分治法,就是把1個大問題分成2個小問題,2個小問題還可以再分,直到問題規模小的可以簡單解決。處理每個小問題,把處理結果彙總處理,最後得到整個大問題的解。一般而言,分治法都要用到遞迴。例子:算n個數的和,可以算前一半n/2的和,後一半n/2的和,最後相加即得總和;凸包問題,可以把最左邊點和最右邊點連線,右上邊點集的凸包(叫做上包)和下面點集的凸包(叫做下包),最後把上包和下包合圍起來就是整個凸包。點集的最小點對問題,可以以一條線為界,分成左右兩個集合,分別求最小點對,最後在合起來處理。分治法對多個處理器或處理機的平行計算特別適用。
(3)減治法,就是處理過程中問題規模不斷減小的方法。最常見的就是折半查詢,每次都把n/2個元素刪去;減治法一半分為減1法,減常數法,減可變規模法。減1法典型的就是插入排序,還有計算a的n次方,可以計算a的n-1次方,再變成計算a的n-2次方等等。想查詢二叉樹的查詢都利用了減治的思想。
(4)變治法,就是對問題進行變相,變化,利用已有的解決方案來解決生疏的問題,重點在於對原來的生疏問題進行轉化,轉變,使他變成一個已有好的解法的熟悉問題。
(5)時空權衡,考慮時間和空間的相互轉化,有時利用空間換時間,有時利用時間換空間,常用的就是 計數排序(多利用了一個計數陣列),雜湊法,B樹。
(6)動態規劃,也是時空權衡的一種,把可重複的問題的解儲存在一個表裡面。例子包括 計算二項式係數,最有二叉查詢樹,揹包問題和記憶功能。
(7)貪婪演算法,就是每一步都從可選方案中選擇對該步最有利的方案,直到問題解決。貪婪法有可能得不到問題的最優解,不過得到的解一般都很接近問題的最優解。它的優點就是效率高,時間複雜性相對有那些得到最優解的演算法快很多。常用的例子:
最小生成樹的prim演算法,kruskal演算法,最短路徑的dijkstra演算法,解決tsp問題。
(8)回溯法
(9)分支限界法
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