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1.定义2.适用条件分析3.步骤应用1:归并排序 步骤算法算法分析应用2:快速排序 基本思想算法算法分析参考
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分治法(Divide and Conquer)
1.定义
对于具备以下特点的问题:
原问题可以分解为若干个与原问题性质相类似的子问题问题的规模缩小到一定程度后可方便求出解子问题的解可以合并得到原问题的解分解出的各个子问题应相互独立
当这类问题较复杂或规模较大时,将它分解为若干子问题,通过合并子问题的解得到原问题的解。
2.适用条件分析
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) 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问题
上述的第一条特征绝大多数问题都可以满足,第二条是分治法应用的前提,反映了递归思想的应用,
第三条特征是关键,如果具备了第一条和第二条特征,而不具备第三条特征,则可以考虑贪心算法
或动态规划算法;第四条特征涉及到分治法的效率,如果各个子问题不是独立的,则分治法要重复
地解公共子问题,动态规划算法解决效率更高。动态规划法=分治算法思想+解决子问题冗余情况
3.步骤
分解求解子问题合并子问题的解应用1:归并排序
步骤
把具有n个元素的数组分解为二个n/2大小的子数组递归地分解子数组,直到子数组只包含一个元素为止合并已排好序的子数组使之成为一个新的排好序的子数组,重复合并直到得到原问题的解算法
算法分析
应用2:快速排序
基本思想
在当前的无序区A[p..r]中任取一个元素x作为比较的基准,并用该基准将当前无序区分为左右二个
较小的无序区A[p..q-1]和A[q+1..r],使得左边的无序区A[p..q-1]中的元素均小于基准元素x,
右边的无序区A[q+1..r]中的元素均大于x。
算法
quicksort(A,p,r)if p<rq=patition(A,p,r)quicksort(A,p,q-1)quicksort(A,q+1,r)partition(A,p,r)x=A[r]i=p-1for j=p to r-1if A[j]≤xi=i+1exchange(A[i],A[j])exchange(A[i+1],A[r])return i+1
算法分析
partition算法时间为: θ(n) --> Quicksort的时间:T(n) = T(q)+T(n-q-1)+ θ(n)
最坏情况:二个无序区的大小分别为n-1和0,T(n) = θ(n^2)
最好情况:O(nlgn)
参考
《算法导论》