手把手教你5大基础实用算法,赶紧mark下来吧!

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归并排序算法

【概念解析】:

归并排序(Mergesort,也译作“合并排序”),是建立在归并操作上的一种有效的排序算法。

【算法优势】:

作为采用分治法(DivideandConquer)的一个应用,归并排序非常典型。

【算法步骤】:

1.申请空间,使其大小为两个已经排序序列之和,该空间用来存放合并后的序列;

2.设定两个指针,最初位置分别为两个已经排序序列的起始位置;

3.比较两个指针所指向的元素,选择相对小的元素放入到合并空间,并移动指针到下一位置;

4.重复步骤3直到某一指针达到序列尾;

5.将另一序列剩下的所有元素直接复制到合并序列尾。

2.BFPRT(线性查找算法)

【概念解析】:

BFPRT算法解决的问题十分经典,即从某n个元素的序列中选出第k大(第k小)的元素。它的思想与快速排序思想相似,当然,为使得算法在最坏情况下,依然能达到o(n)的时间复杂度,五位算法作者做了精妙的处理。

【算法优势】:

基于巧妙的分析,BFPRT可以保证在最坏情况下仍为线性时间复杂度。

【算法步骤】:

1.将n个元素每5个一组,分成n/5(上界)组;

2.取出每一组的中位数,以任意排序方法排序,比如插入排序;

3.递归地调用selection算法,查找上一步中所有中位数的中位数,设为x,偶数个中位数的情况下设定为选取中间小的一个;

4.用x来分割数组,设小于等于x的个数为k,大于x的个数即为n-k;

5.若i=k,返回x;若ik,在大于x的元素中递归查找第i-k小的元素。终止条件:n=1时,返回的即是i小元素。

3.快速排序算法

【概念解析】:

快速排序使用分治法(Divideandconquer)策略来把一个串行(list)分为两个子串行(sub-lists)。在平均状况下,排序n个项目要Ο(nlogn)次比较。在最坏状况下则需要Ο(n2)次比较,但这种状况并不常见。它是由东尼·霍尔所发展的一种排序算法。

【算法优势】:

因为快速排序的内部循环(innerloop)可以在大部分的架构上很有效率地被实现出来,所以,通常快速排序明显比其他Ο(nlogn)算法更快。

【算法步骤】:

1.从数列中挑出一个元素,称为“基准”(pivot);

2.重新排序数列,所有元素比基准值小的摆放在基准前面,所有元素比基准值大的摆在基准的后面(相同的数可以到任一边)。在这个分区退出之后,该基准就处于数列的中间位置。这个称为分区(partition)操作;

3.递归(recursive)地把小于基准值元素的子数列和大于基准值元素的子数列排序。

递归的最底部情形,是数列的大小是零或一,也就是永远都已经被排序好了。虽然一直递归下去,但是这个算法总会退出,因为在每次的迭代(iteration)中,它至少会把一个元素摆到它最后的位置去。

4.动态规划算法

【概念解析】:

动态规划(Dynamicprogramming)是一种在数学、计算机科学和经济学中使用的,通过把原问题分解为相对简单的子问题的方式求解复杂问题的方法。

理论上,若要解一个给定问题,我们需要解其不同部分(即子问题),再合并子问题的解以得出原问题的解。通常许多子问题非常相似,为此动态规划法试图仅仅解决每个子问题一次,从而减少计算量:一旦某个给定子问题的解已经算出,则将其记忆化存储,以便下次需要同一个子问题解之时直接查表。所以说,动态规划背后的基本思想非常简单。

【算法优势】:

动态规划常常适用于有重叠子问题和最优子结构性质的问题,这种方法所耗时间往往远少于朴素解法。动态规划算法在重复子问题的数目关于输入的规模呈指数增长时,特别有用。

【算法步骤】:

1.最优子结构性质:如果问题的最优解所包含的子问题的解也是最优的,我们就称该问题具有最优子结构性质(即满足最优化原理)。最优子结构性质为动态规划算法解决问题提供了重要线索。

2.子问题重叠性质:子问题重叠性质是指在用递归算法自顶向下对问题进行求解时,每次产生的子问题并不总是新问题,有些子问题会被重复计算多次。动态规划算法正是利用了这种子问题的重叠性质,对每一个子问题只计算一次,然后将其计算结果保存在一个表格中,当再次需要计算已经计算过的子问题时,只是在表格中简单地查看一下结果,便能获得较高的效率。

5.BFS(广度优先搜索算法)

【概念解析】:

广度优先搜索算法(Breadth-First-Search),是一种图形搜索算法。简单地说,BFS是从根节点开始,沿着树(图)的宽度遍历树(图)的节点。如果所有节点均被访问,则算法中止。一般用队列数据结构来辅助实现BFS算法。

【算法优势】:

BFS属于盲目搜索,即这一过程一直进行到已发现从源节点可达的所有节点为止。

【算法步骤】:

1.首先将根节点放入队列中;

2.从队列中取出第一个节点,并检验它是否为目标——如果找到目标,则结束搜寻并回传结果;否则将它所有尚未检验过的直接子节点加入队列中;

3.若队列为空,表示整张图都检查过了——亦即图中没有欲搜寻的目标,那么,结束搜寻并回传“找不到目标”;

4.重复步骤2。

希望以上基础实用的算法讲解,能够对你的学习与工作有实际的教导意义。

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