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@@ -5,12 +5,12 @@ status: new
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# 12.1 分治算法
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「分治 divide and conquer」,全称分而治之,是一种非常重要且常见的算法策略。分治通常基于递归实现,包括“分”和“治”两步:
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「分治 divide and conquer」,全称分而治之,是一种非常重要且常见的算法策略。分治通常基于递归实现,包括“分”和“治”两个步骤。
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1. **分(划分阶段)**:递归地将原问题分解为两个或多个子问题,直至到达最小子问题时终止。
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2. **治(合并阶段)**:从已知解的最小子问题开始,从底至顶地将子问题的解进行合并,从而构建出原问题的解。
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如图 12-1 所示,“归并排序”是分治策略的典型应用之一,其算法原理为:
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如图 12-1 所示,“归并排序”是分治策略的典型应用之一。
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1. **分**:递归地将原数组(原问题)划分为两个子数组(子问题),直到子数组只剩一个元素(最小子问题)。
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2. **治**:从底至顶地将有序的子数组(子问题的解)进行合并,从而得到有序的原数组(原问题的解)。
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@@ -21,17 +21,17 @@ status: new
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## 12.1.1 如何判断分治问题
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一个问题是否适合使用分治解决,通常可以参考以下几个判断依据:
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一个问题是否适合使用分治解决,通常可以参考以下几个判断依据。
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1. **问题可以被分解**:原问题可以被分解成规模更小、类似的子问题,以及能够以相同方式递归地进行划分。
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2. **子问题是独立的**:子问题之间是没有重叠的,互相没有依赖,可以被独立解决。
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3. **子问题的解可以被合并**:原问题的解通过合并子问题的解得来。
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显然归并排序,满足以上三条判断依据:
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显然,归并排序是满足以上三条判断依据的。
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1. 递归地将数组(原问题)划分为两个子数组(子问题)。
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2. 每个子数组都可以独立地进行排序(子问题可以独立进行求解)。
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3. 两个有序子数组(子问题的解)可以被合并为一个有序数组(原问题的解)。
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1. **问题可以被分解**:递归地将数组(原问题)划分为两个子数组(子问题)。
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2. **子问题是独立的**:每个子数组都可以独立地进行排序(子问题可以独立进行求解)。
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3. **子问题的解可以被合并**:两个有序子数组(子问题的解)可以被合并为一个有序数组(原问题的解)。
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## 12.1.2 通过分治提升效率
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@@ -81,7 +81,7 @@ $$
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## 12.1.3 分治常见应用
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一方面,分治可以用来解决许多经典算法问题:
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一方面,分治可以用来解决许多经典算法问题。
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- **寻找最近点对**:该算法首先将点集分成两部分,然后分别找出两部分中的最近点对,最后再找出跨越两部分的最近点对。
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- **大整数乘法**:例如 Karatsuba 算法,它是将大整数乘法分解为几个较小的整数的乘法和加法。
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@@ -89,7 +89,7 @@ $$
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- **汉诺塔问题**:汉诺塔问题可以视为典型的分治策略,通过递归解决。
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- **求解逆序对**:在一个序列中,如果前面的数字大于后面的数字,那么这两个数字构成一个逆序对。求解逆序对问题可以通过分治的思想,借助归并排序进行求解。
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另一方面,分治在算法和数据结构的设计中应用非常广泛,举几个已经学过的例子:
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另一方面,分治在算法和数据结构的设计中应用非常广泛。
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- **二分查找**:二分查找是将有序数组从中点索引分为两部分,然后根据目标值与中间元素值比较结果,决定排除哪一半区间,然后在剩余区间执行相同的二分操作。
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- **归并排序**:文章开头已介绍,不再赘述。
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