1. 概念
分治算法(divide and conquer)的核心思想其实就是四个字,分而治之 ,也就是将原问题划分成n个规模较小,并且结构与原问题相似的子问题,递归地解决这些子问题,然后再合并其结果,就得到原问题的解。
1.1 分治和递归的区别
分治算法是一种处理问题的思想,递归是一种编程技巧
分治算法的递归实现中,每一层递归都会涉及这样三个操作:
分解:将原问题分解成一系列子问题
解决:递归地求解各个子问题,若子问题足够小,则直接求解
合并:将子问题的结果合并成原问题
比如:
将字符串中的小写字母转化为大写字母
“abcde”转化为"ABCDE"
我们可以利用分治的思想将整个字符串转化成一个一个的字符处理
2. 经典问题
求X”问题
比如: 2的10次幂
一般的解法是循环10次
/**
* @Description: 普通解法
* @Author: wanlong
* @Date: 2023/6/16 15:47
* @param x:
* @param n:
* @return int
**/
public static int commpow(int x, int n) {
int s = 1;
while (n >= 1) {
s *= x;
n--;
}
return s;
}
该方法的时间复杂度是:O(n)
采用分治法
2^10拆成
/**
* @Description:分治解法
* @Author: wanlong
* @Date: 2023/6/16 15:47
* @param x:
* @param n:
* @return int
**/
public static int dividpow(int x, int n) {
//递归结束 任何数的1次方都是它本身
if (n == 1) {
return x;
}
//每次分拆成幂的一半
int half = dividpow(x, n / 2);
//偶数
if (n % 2 == 0) {
return half * half;
} else {
return half * half * x;
}
}
3. 时间复杂度
根据拆分情况可以是O(n)或O(logn)
4. 优缺点
优势:将复杂的问题拆分成简单的子问题,解决更容易,另外根据拆分规则,性能有可能提高。
劣势:子问题必须要一样,用相同的方式解决
5. 适用场景
分治算法能解决的问题,一般需要满足下面这几个条件:
- 原问题与分解成的小问题具有相同的模式;
- 原问题分解成的子问题可以独立求解,子问题之间没有相关性,这一点是分治算法跟动态规划的明显区别
- 具有分解终止条件,也就是说,当问题足够小时,可以直接求解;
- 可以将子问题合并成原问题,而这个合并操作的复杂度不能太高,否则就起不到减小算法总体复杂度的效果了。