分治法

前言

这学期学算法设计与分析,因为在家看直播学效率不如在学校高,故在此记录学习过程中遇到的问题和学到的东西,希望能帮助到别人也能帮助自己更加牢固的掌握知识。


分治法是什么

分治法,顾名思义就是分而治之,即将一个大问题分解为若干个不相交的同类型的小问题,分别解决每个小问题(因为是同类型的问题,所以可以递归地求解;当问题规模足够小时,就直接求解),然后将得到的结果重新组合成为大问题的解。

简而言之,分治法的基本思想:将一个难以直接解决的大问题,分割成一些规模较小的相同问题,以便各个击破,分而治之。


使用分治法解决问题的步骤

(1) 分: 将原问题分解为同类型不相交的若干子问题
(2) 治: 递归地解决这些子问题;当规模足够小时,可以直接求解
(3) 合: 将子问题的解合并为原问题的解


分治法适用情况

如果原问题可以分割成k个子问题,1<k<=n,且这些子问题均可解并且利用这些子问题的解求出原问题的解,那么分治方法就是可行的。
例如,二分查找就是可以用分治法的典型问题。第一步 分: 如果中位元素不是要找的,将n个元素的序列分成两个含有n/2个元素的子序列。第二步 治: 递归查找其中⼀一个子序列直到序列只有一个元素。第三步 合: 返回查找结果。


分治法的复杂性分析

这里以归并排序为例,使用分治法时归并排序的时间复杂度如下
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那么如何算出T(n)呢,这里我推荐两种方法

法一:递归树法
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法二:数学运算法

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分治法主定理

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打扰了,上面那张图是我们老师上课的时候给我们放的,翻译成人话就是

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还是打扰了,其实简单理解一下就是

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有了主定理,我们进行时间复杂度的求解只需把中心放在T(n)表达式的求解上


总结

学习分治法,你应该知道其使用的条件,如何写出T(n)表达式,如何解出T(n),掌握分治法主定理。

如果需要更多实例去理解,可以自行百度搜索,根据例子去理解动手,是最有效的方法。

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