数据结构及算法

本文深入探讨了六种重要的算法技术:分治法,通过分解、解决和合并解决复杂问题;递归技术,如斐波那契数列的实现;二分查找,用于有序数组的高效搜索;回溯法,用于在搜索路径中回退以找到解决方案;贪心法,每次选择局部最优解;以及动态规划法,通过存储子问题结果来优化求解过程。这些算法广泛应用于计算机科学的各个领域。

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一、分治法

对于一个规模为n的问题,若该问题可以容易地解决(比如说规模n较小)则直接解决;否者将其分解为k个规模较小的子问题,这些子问题相互独立且与原问题形式相同,递归地解这些子问题,然后将各个子问题的解合并得到原问题的解。

小结:分解->解决->合并
应用的要求:

  1. 该问题的规模缩小到一定的程度就可以容易地解决
  2. 该问题可以分解为若干个规模较小的相同问题
  3. 利用该问题分解出的子问题的解可以合并为该问题的解
  4. 该问题所分解出的各个子问题是相互独立的

二、分治法(递归技术)

递归,就是在运行过程中调用自己

package com.example.javaool.partition;

//1,1,2,3,5,8..
//斐波那契数列,求前面两个数之和
public class Recursion {
    int F(int n) {
        if (n == 0)
            return 1;
        else if (n == 1)
            return 1;
        else if (n > 1)
            return F(n - 1) + F(n - 2);

        return -1;
    }

    //测试
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(new Recursion().F(10));
    }
}

小结:把大的问题分解为子问题,子问题最终为F(0)、F(1),最后合并。

三、分治法(二分查找)

package com.example.javaool.partition;

//二分查找
public class Binary_Search {
    int binarySearch(int[] arr,int a,int b,int target){
        if(a>b) {
            return -1;
        }
        else {
            int m=(a+b)/2;
            if (target==arr[m]){
                return m;
            }
            else if (target>arr[m]){
                return binarySearch(arr, m+1, b, target);
            }
            else
                return binarySearch(arr,a,m-1,target);
        }
    }

    //测试
    public static void main(String[] args) {
        int[] nums={1,3,5,6,7,10,20,55,66,77};
        System.out.println(new Binary_Search().binarySearch(nums,0,10,3));
    }
}

注意:二分查找的数组必须是升序或降序。

四、 回溯法

回溯法是一种选优搜索法,按选优条件向前搜索,以达到目标。但当搜索到某一部时,发现原先选择并不优或达不到目标,就退回一步重新选择。这种走不通就退回再走的技术就是回溯法。

在这里插入图片描述

五、贪心法

总是做出在当前来说是最好的选择,而并不从整体上加以考虑,它所做的每步选择只是当前步骤的局部最优选择,但从整体来说并不一定是最优的选择。由于它不必为了寻找最优解而穷尽所有的可能解,因此其耗费时间少,一般可以快速得到满意的解,但得不到最优解。
在这里插入图片描述
b1或b2是贪心法,不是最优解。c更优

六、动态规划法

在求解问题中,对于每一步决策,列出各种可能的局部解,再依据某种判定条件,舍弃哪些肯定不能得到最优解的局部解,在每一步都经过筛选,以每一步都是最优解来保证全局是最优解。
在这里插入图片描述

重点:查表的方式解决问题,把子问题的结果放在表中,后面的问题可以通过查表的方式解决问题

总结

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