经典五大算法思想-------入门浅析

article/2025/11/10 1:17:46

算法:求解具体问题的步骤描述,代码上表现出来是解决特定问题的一组有限的指令序列。

1、分治:

        算法思想:规模为n的原问题的解无法直接求出,进行问题规模缩减,划分子问题(这里子问题相互独立而且和原问题解的性质是相同的,只是问题规模缩小了)。如果子问题的规模仍然不够小,再进行子问题划分,如此递归的进行下去,直到问题规模足够小,很容易求出其解为止,最后将求出的小规模的问题的解合并为一个更大规模的问题的解,自底向上逐步求出原问题的解。

分治算法适用条件:
分治法所能解决的问题一般具有以下几个特征:
1.原问题的规模缩小到一定的程度就可以容易地解决
2.原问题可以分解为若干个规模较小的相同问题,即原问题具有最优子结构性质
3.利用原问题分解出的子问题的解可以合并为原问题的解
4.原问题所分解出的各个子问题是相互独立的,即子问题之间不包含公共的子问题(这条特征涉及到分治法的效率,如果各个子问题不独立,也就是子问题划分有重合的部分,则分治法要重复的求解公共子问题的解,此时虽然也可用分治法,但采用动态规划更好)。

2、动态规划:

算法思想:算法的基本思想与分治算法类似,也是将待求解的问题划分为若干子问题,按划分的顺序求解子阶段问题,前一个子问题的解,为后一子问题的求解提供了有用的信息(最优子结构)。在求解任一子问题时,列出各种可能的局部解,通过决策保留那些有可能达到最优的局部解,丢弃其它局部解。依次解决各个子问题,最后求出原问题的最优解。


与分治算法最大的区别是:适合于用动态规划算法求解的问题,经分解后得到的子问题往往不是互相独立的。

动态规划求解问题的基本步骤:
动态规划所处理的问题是一个多阶段决策问题,一般由初始状态开始,通过对中间阶段决策的选择,达到结束状态。动态规划算法的代码设计都有一定的模式,一般都要经过以下几个步骤:

初始状态 -> 决策1 -> 决策2 -> ... -> 决策n -> 结束状态
1.找出最优解的性质,并刻划其结构特征。(找问题状态)
2.递归地定义最优值。(找状态转移方程)
3.自底向上的方式计算出最优值。
4.根据计算最优值时得到的信息,构造最优解。

3、贪心:

        当一个问题具有最优子结构性质时,可以使用动态规划法求解,但有时候使用贪心算法更简单,更直接而且解决问题的效率很高。例如前面动态规划算法中的硬币问题就可以用贪心算法来解决,从算法名字上来看,贪心算法总是做出在当前看来最好的选择,也就是说贪心算法并不从整体最优考虑,它所做出的选择只是在某种意义上的局部最优选择,当然最终希望贪心算法得到的最终结果也是最优的。
        虽然贪心算法不能对所有问题都得到整体最优解,但是对于很多问题它能够产生整体最优解,或者是趋近于最优解。

 4、回溯法(暴力求解+剪枝操作):

        算法思想:在包含问题的所有解的解空间树中,按照深度优先搜索的策略,从根节点出发深度搜索解空间树。当搜索到某一节点时,要先判断该节点是否包含问题的解,如果包含就从该节点出发继续深度搜索下去,否则逐层向上回溯。一般在搜索的过程中都会添加相应的剪枝函数,避免无效解的搜索,提高算法效率。


        解空间:解空间就是所有解的可能取值构成的空间,一个解往往包含了得到这个解的每一步,往往就是对应解空间树中一条从根节点到叶子节点的路径。子集树和排列树都是一种解空间,它们不是真实存在的数据结构,也就是说并不是真的有这样一颗树,只是抽象出的解空间树。

子集树模板代码:

void func(int *arr,int i,int length,vector<int>& x)
{if(i == length) //递归结束的条件{for(int v : x){cout << v << " ";}cout << endl;}else{x.push_back(arr[i]); //选择i节点func(arr,i+1,length,x);  //遍历i的左孩子x.pop_back(); //不选择i节点func(arr,i+1,length,x); //遍历i的右孩子}
}int main()
{int arr[] = {1,2,3};int length = sizeof (arr) / sizeof (arr[0]);vector<int> x; //辅助数组,记录节点的状态,向左递归还是向右递归func(arr,0,length,x);return 0;
}

排列树:

void func(int arr[],int i,int length)
{if(i == length){for(int j = 0;j < length;++j){cout << arr[j] << " ";}cout << endl;}else{//生成i节点的所有孩子节点for(int k = i;k < length;++k){swap(arr[i],arr[k]);func(arr,i+1,length);swap(arr[i],arr[k]); //交换回来}}
}
int main()
{int arr[] = {1,2,3,4};int length = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);func(arr,0,length);
}

5、分支限界:

        分支限界法类似于回溯算法,是在问题的解空间树上搜索问题解的算法,主要体现在两点不同:
        1.求解目标不同。回溯算法的求解目标是找出解空间树中满足约束条件的所有解,而分支限界法的求解目标是找出满足约束条件的一个解,或者是在满足约束条件的解中找出某种意义下的最优解。
        2.搜索解空间树的方式不同。回溯算法以深度优先的方式搜索解空间树,而分支限界法则以广度优先或者以最小耗费优先的方式搜索解空间树。


分支限界算法基本思想:
        分支限界法常以广度优先或以最小耗费(最大效益)优先的方式搜索问题的解空间树。在分支限界法中,每一个活结点只有一次机会称为扩展节点,活结点一旦成为扩展节点,就一次性产生其所有儿子节点(分支),在这些儿子节点中,导致不可行解或是导致非最优解的儿子节点会被舍弃掉,其余儿子节点会被加入活结点表中。
        为了有效的选择下一个扩展节点加速搜索,在每一个活结点处计算一个函数值(限界),并根据计算的函数值结果从当前活结点表中取下一个最有利的节点成为当前的扩展节点,使搜索朝着解空间树上最优解的分支推进。重复上述节点扩展过程,直到找到所需的最优解或者活结点表为空。


http://chatgpt.dhexx.cn/article/1V6mltpr.shtml

相关文章

算法设计经典算法

一、贪婪算法 1、概述 贪婪法又称贪心算法&#xff0c;是当追求的目标是一个问题的最优解时&#xff0c;设法把对整个问题的求解工作分成若干步骤来完成&#xff0c;是寻找最优解问题的常用方法。 贪婪法的特点是一般可以快速得到满意的解&#xff0c;因为它省去了为找最优解…

算法之经典图算法

图介绍表示图的数据结构图的两种搜索方式DFS可以处理问题BFS可以处理问题有向图最小生成树最短路径 图介绍 图&#xff1a;是一个顶点集合加上一个连接不同顶点对的边的集合组成。定义规定不允许出现重复边&#xff08;平行边&#xff09;、连接到顶点自身的边&#xff08;自环…

计算机10大经典算法

算法一&#xff1a;快速排序法 快速排序是由东尼霍尔所发展的一种排序算法。在平均状况下&#xff0c;排序 n 个项目要Ο(n log n)次比较。在最坏状况下则需要Ο(n2)次比较&#xff0c;但这种状况并不常见。事实上&#xff0c;快速排序通常明显比其…

算法设计——五大算法总结

提示&#xff1a;文章写完后&#xff0c;目录可以自动生成&#xff0c;如何生成可参考右边的帮助文档 算法设计总结 一、【分治法】二、【动态规划法】三、【贪心算法】四、【回溯法】五、【分支限界法】 一、【分治法】 在计算机科学中&#xff0c;分治法是一种很重要的算法。…

十大经典算法总结

正文 排序算法说明 &#xff08;1&#xff09;排序的定义&#xff1a;对一序列对象根据某个关键字进行排序&#xff1b; 输入&#xff1a;n个数&#xff1a;a1,a2,a3,...,an 输出&#xff1a;n个数的排列:a1,a2,a3,...,an&#xff0c;使得a1<a2<a3<...<an。 再…

九大经典算法

1. 冒泡排序&#xff08;Bubble Sort&#xff09; 两个数比较大小&#xff0c;通过两两交换&#xff0c;像水中的泡泡一样&#xff0c;较大的数下沉&#xff0c;较小的数冒起来。 算法描述&#xff1a; 1.比较相邻的元素。如果第一个比第二个大&#xff0c;就交换它们两个&a…

最常用的五大算法

一、贪心算法 贪心算法&#xff08;又称贪婪算法&#xff09;是指&#xff0c;在对问题求解时&#xff0c;总是做出在当前看来是最好的选择。也就是说&#xff0c;不从整体最优上加以考虑&#xff0c;他所做出的仅是在某种意义上的局部最优解。贪心算法不是对所有问题都能得到整…

几种经典算法

1.分治法 分治法也叫做分而治之法。核心思想是将一个难以直接解决的大问题依照相同的概念分割成两个或者多个相同的小问题&#xff0c;以便各个击破。 如图所示&#xff1a; 2.递归法 递归法和分而治之法像一对孪生兄弟&#xff0c;都是将一个复杂的算法问题进行分解&#x…

五大常用经典算法—分治算法

原文作者&#xff1a;bigsai 原文地址&#xff1a;五大常用算法&#xff1a;一文搞懂分治算法 目录 前言 分治算法介绍 分治算法经典问题 二分搜索 快速排序 归并排序(逆序数) 最大子序列和 最近点对 结语 前言 分治算法&#xff08;divide and conquer&#xff09;是…

十大经典算法

十大经典排序算法&#xff08;动图演示&#xff09; 0、算法概述 0.1 算法分类 十种常见排序算法可以分为两大类&#xff1a; 非线性时间比较类排序&#xff1a;通过比较来决定元素间的相对次序&#xff0c;由于其时间复杂度不能突破O(nlogn)&#xff0c;因此称为非线性时间比…

OpenX系列标准:OpenDRIVE标准简述

1.概述 ​ 作为一个完整的仿真测试场景描述方案&#xff0c;OpenX系列标准包括&#xff1a;OpenDRIVE、OpenSCENARIO和OpenCRG。 标准文件格式文件内容OpenDRIVE.xodr静态部分&#xff08;如道路拓扑结构、交通标志标线等&#xff09;OpenDRIVE.tdo保存ROD项目时生成的文件&a…

OpenDRIVE坐标系解读

几种坐标系简述 opendrive标准主要包括三种坐标系&#xff1a;inertial(x, y, z)、reference line(s, t, h)、local(u, v, z) 下面这张图片笔者认为还是比较清晰的展示了三种坐标系的关系的&#xff1a; 惯性坐标系&#xff08;Inertial&#xff09; 惯性坐标系最简单&am…

《OpenDRIVE1.6规格文档》6

目录 12 标志12.1 针对标志的车道有效性12.2 标志依赖12.3 标志与物体之间的链接12.4 标志放置12.5 标志信息的复用12.6 控制器 13 铁路13.1 铁轨13.2 转辙器13.2.1 主轨道13.2.2 次轨道13.2.3 搭档转辙器 13.3 车站13.3.1 站台13.3.2 段 14 插图目录15 表格目录 12 标志 如图…

《OpenDRIVE1.6规格文档》4

目录 9.5.7 车道高度9.5.8 从道路超高程中排除车道 9.6 道路标识9.6.1 路标类型和线条9.6.2 显性路标类型和线条9.6.3 路标偏移 9.7 特定车道规则 10 交叉口10.1 来路10.2 联接道路10.2.1 交叉口中联接道路的优先级10.2.2 联接道路的方向 10.3 交叉口内的道路表面10.4 虚拟交叉…

opendrive地理坐标

通过使用基于PROJ&#xff08;一种用于两个坐标系之间数据交换的格式&#xff09;的投影字符串来完成对大地基准的描述。该数据应标为CDATA&#xff0c;因为其可能包含会干预元素属性XML语义的字符。 具体参数参考官方文档&#xff1a;Quick start — PROJ 9.2.0 documentatio…

OpenDRIVE地图图形化

OpenDRIVE地图图形化 前言一、 p l a n V i e w planView planView参数三次曲线弧线螺旋线 二、 e l e v a t i o n P r o f i l e elevationProfile elevationProfile三、 l a t e r a l P r o f i l e lateralProfile lateralProfile总结 前言 关于 O p e n D R I V E OpenD…

opendrive中的几何形状

道路的走向可以是多种多样的&#xff0c;可以是空旷地面上的直线、高速公路上细长的弯道、亦或山区狭窄的转弯。为从数学角度对所有这些道路线进行正确建模&#xff0c;OpenDRIVE提供了多种几何形状元素。 图19展示了五种定义道路参考线几何形状的可行方式&#xff1a; 直线螺…

opendrive中的Road

路网在OpenDRIVE中用 <road> 元素来表示。每条道路都沿一条道路参考线延伸。一条道路必须拥有至少一条宽度大于0的车道。 OpenDrive中的道路可以与真实路网中或为应用而设的路网中的道路相提并论。每条道路由一个或多个 <road> 元素描述。一个 <road> 元素可…

opendrive文件结构

1、 文件结构 OpenDRIVE数据存储于XML文件中&#xff0c;文件拓展名为.xodr。OpenDRIVE压缩文件的拓展名为".xodrz"&#xff08;压缩格式gzip&#xff09;。 OpenDRIVE文件的结构符合XML规则&#xff1b;关联的模式文件在XML中得到引用。用于OpenDRIVE格式的模式文…

opendrive中的Lanes

在OpenDRIVE中&#xff0c;所有道路都包含了车道。每条道路必须拥有至少一条宽度大于0的车道&#xff0c;并且每条道路的车道数量不受限制。 需要使用中心车道对OpenDRIVE中的车道进行定义和描述。中心车道没有宽度&#xff0c;并被用作车道编号的参考&#xff0c;自身的车道编…