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divide_and_conquer

分治算法(divide and conquer)

  • 分治算法的思想
    • 核心思想其实就是四个字,分而治之
    • 就是将原问题划分为n个规模较小,并且结构与原问题相似的子问题,递归解决这些子问题,然后再合并其结果,就得到原问题的解
  • 分治的递归实现
    • 分解:将原问题分解成一系列子问题
    • 解决:递归求出各个子问题,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
  • 分治算法适用场景
    • 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
    • 具有分解终止条件,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,否则起不到减小算法总体复杂度的效果
  • 分治算法案例
    • 求逆序数
      • 假设有n个数据,期待数据从小到大排列,那完全有序的数据的有序度就是n(n - 1) / 2,逆序度等于0.相反,倒序排列的数据的有序度就是0,逆序度就是n(n - 1) /2
      • 那么如何求正常情况下,数组的逆序度?
      • avatar
      • 通过分治思想。把数组分成两半A1, A2,分别计算A1和A2的逆序对个数K1,K2
      • 然后再计算A1 与 A2之间的逆序对个数K3
      • 那么这个数组的逆序对就是, K1 + K2 + k3
  • 分治思想在海量数据处理中的应用
    • 给10GB的订单文件排序按照金额排序,但是机器内存只有,2-3G
    • 可以将海量的数据划分为多个小数据集合,单独载入某个小数据集合,然后再将小数据集合合并成大数据集合

最近点问题

  • 以 demo_closest_point_2.cpp 为例子
  • 分治图
    • avatar
  • 点计算规则
    • 1个点,返回无穷大
    • 2个点,直接计算距离 (欧式距离: 两点间的直线距离)
    • 大于两个点,就要拆分
    • 最后要取最小的值
  • 寻找距离最短的两个点
    • 寻找点x的值要小于子区间最小值
      • 子区间最小值意味,最小距离的点x在这个区间里
    • 寻找两个点y的距离是否小于子区间最小值
      • 由上一个规则得到,最小距离区间集合
      • 最小距离区间集合之间的坐标y的差小于子区间的值,存在最小距离
        • 因为 两个坐标x已经通过排序确定大小且小于子区间最小值
        • 现在,两个坐标的y也通过排序,确定顺序,并且如果两个坐标y之差小于子区间的值,意味着这两个坐标可能会是最小距离
        • 更新子区间的最小值,以判断是否有更小的距离

参考资料