第三篇:分治算法

news2024/11/26 8:21:42

第三篇:分治算法

  • 1. 分治算法简介
  • 2. 递归算法框架模板
  • 3. 分治演示代码
  • 4. 递归算法经典案例

分治算法的思想是将大问题分解成小问题,解决完一个一个小问题便解决了大问题。比如,我们想从杭州出发到徐州,可以分解成杭州到南京,然后南京再到徐州,就是这样不断分解下去,找到最小的路线拼接而成就解决了大问题。

在这里插入图片描述

1. 分治算法简介

分治法非常像递归算法,都是不断分解成容易求解的小问题最后解决一个大问题。所以分治算法经常伴随着递归算法,如果还不懂递归的朋友们可以看我上一篇文档:第二篇:递归算法。
二分查找演示:https://algorithm-visualizer.org/branch-and-bound/binary-search
在这里插入图片描述
这里我们以最常见的二分查找为例(依次分解左边部分和右半部分进行判断),
可以看到有左右两个指针,然后根据中间值来判断指针的走向。
初始值left在1的位置,right在9的位置,
中间值为:5。
要查找的值为3,和中间值对比,比5小于是:
left还是在1的位置,right就要在5的位置之前到4。
以此类推,最终就会找到3这个值。

2. 递归算法框架模板

分解:将大问题拆解成容易解决的小问题。
解决:如果问题足够小容易解决就直接返回,否则继续拆解。
合并:将各个子问题的解合并为原问题的解。

可以看到,第一步需要先分解。
要找到从大问题分解到小问题的思路,
这里必须要构造一个有序的数组才能继续二分查找。
然后一半一半的去解决。最终得到最终结果。
有点和递归类似。

3. 分治演示代码

这里以二分查找为例

public class BinarySearch {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
        int index = binarySearch(array, 3);
        System.out.println("查找结果的下标: " + index);
    }

    /**
     * 二分查找
     *
     * @param array     有序数组
     * @param searchNum 要查找的数
     * @return 下标
     */
    private static int binarySearch(int[] array, int searchNum) {
        int left = 0;
        int right = array.length - 1;
        int mid;
        while (left <= right) {
            mid = (left + right) / 2;
            if (searchNum < array[mid]) {
                right = mid - 1;
            } else if (searchNum > array[mid]) {
                left = mid + 1;
            } else {
                return mid;
            }
        }
        return -1;
    }
}

4. 递归算法经典案例

1、二分搜索
2、汉诺塔
3、快速排序
4、合并排序
5、大整数乘法

LeetCode分治算法题目:
https://leetcode.cn/problemset/all/?topicSlugs=divide-and-conquer&page=1

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