java分治算法

news2025/1/10 3:01:28
  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. 分治算法可以求解的一些经典问题
     二分搜索
     大整数乘法
     棋盘覆盖
     合并排序
     快速排序
     线性时间选择
     最接近点对问题
     循环赛日程表
     汉诺塔

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§)算法设计模式如下:

在这里插入图片描述

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。
假如每秒钟一次,共需多长时间呢?移完这些金片需要 5845.54 亿年以上,太阳系的预期寿命据说也就是数百
亿年。真的过了 5845.54 亿年,地球上的一切生命,连同梵塔、庙宇等,都早已经灰飞烟灭。
 汉诺塔游戏的演示和思路分析

  1. 如果是有一个盘, A->C
    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. 上面的盘
  2. 先把 最上面的盘 A->B
  3. 把最下边的盘 A->C
  4. 把 B 塔的所有盘 从 B->C
     汉诺塔游戏的代码实现:
    代码演示:
public class Hanoitower {

	public static void main(String[] args) {
		hanoiTower(2, 'A', 'B', 'C');

	}

	// 汉诺塔的移动方法
	// 使用分治算法
	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 {
			// 如果我没有n>=2的情况,我们总是可以看作是两个盘1.最下面的一个盘。2.上面的所有盘
			// 1.先把上面的所有盘A->B,移动过程会使用到C
			hanoiTower(num - 1, a, c, b);
			// 2.把最下面的盘A->C
			System.out.println("第" + num + "个盘从" + a + "->" + c);
			// 3.把B塔的所有盘从B->C,移动过程中使用到a塔
			hanoiTower(num - 1, b, a, c);
		}
	}

}

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