分治法详细讲解

分治法解题一般步骤

1分解,将要解决的问题划分成若干规模较小的同类问题;

2求解,当子问题划分得足够小时,用较简单的方法解决;

3合并,按原问题的要求,将子问题的解逐层合并构成原问题的解。

分治法的典型应用——归并排序

#include<iostream>
using namespace std;
int a[10]={13,27,19,2,8,12,2,8,30,89};
int b[10];
void Merge(int a[],int s,int m,int e,int tmp[]){
    int pb=0;
    int p1=s,p2=m+1;
    while(p1<=m&&p2<=e){
        if(a[p1]<a[p2])
            tmp[pb++]=a[p1++];
        else
            tmp[pb++]=a[p2++];
        while(p1<=m)
            tmp[pb++]=a[p1++];
        while(p2<=e)
            tmp[pb++]=a[p2++];
        for(int i=0;i<e-s+1;++i)
            a[s+i]=tmp[i];
    }
}
void MergeSort(int a[],int s,int e,int tmp[]){
    if(s<e){
        int m=s+(e-s)/2;
        MergeSort(a,s,m,tmp);
        MergeSort(a,m+1,e,tmp);
        Merge(a,s,m,e,tmp);
    }
}
int main(){
    int size = sizeof(a)/sizeof(int);
    MergeSort(a,0,size-1,b);
    for(int i = 0;i < size; ++i)
        cout << a[i] << ",";
    cout << endl;

    return 0;

}

题目中给定的序列是13,27,19,2,8,12,2,8,30,89

然后我们可以用一张图表示出来

归并排序(MERGE-SORT)是利用归并的思想实现的排序方法,该算法采用经典的分治(divide-and-conquer)策略(分治法将问题分(divide)成一些小的问题然后递归求解,而治(conquer)的阶段则将分的阶段得到的各答案"修补"在一起,即分而治之)。

分治算法的典型应用——快速排序

 数组排序任务可以如下完成:
1)设k=a[0], 将k挪到适当位置,使得比k小的元素都
在k左边,比k大的元素都在k右边,和k相等的,不关心
在k左右出现均可 (O(n)时间完成)
2) 把k左边的部分快速排序
3) 把k右边的部分快速排序

#include<iostream>
using namespace std;
int a[]={93,27,30,2,8,12,2,8,30,89};
void swap(int &a,int &b){//这个函数是用来交换变量的
    int tmp=a;
    a=b;
    b=tmp;
}
void QuickSort(int a[],int s,int e){
    if(s>=e)
        return ;//如果初始下标大于等于终止下标,返回一个空值
    int k=a[s];//将k值设置为a[0]在后面的计算中k值不变
    int i=s,j=e;
    while(i!=j){
        while(j>i&&a[j]>=k)
            --j;
        swap(a[i],a[j]);
        while(i<j&&a[i]<=k)
            ++i;
        swap(a[i],a[j]);
    }
    QuickSort(a,s,i-1);
    QuickSort(a,i+1,e);
}
int main(){
    int size=sizeof(a)/sizeof(int);
    QuickSort(a,0,size-1);
    for(int i=0;i<size;++i)
        cout<<a[i]<<",";
    cout<<endl;
    return 0;
}

思路:

快速排序的精华在于QuickSort降低了时间复杂度,并且用两个while循环实现了a[j]数值的变动。

i,j作为两个哨兵,分别位于起点和终点,然后一起向中间靠近,直到相遇。

在这当中不断与k进行比较,最终比k的值大的数放在了k的右侧,比k的值小的数放在了k的左侧。

最终实现了第一轮快速排序,得到一轮排序的序列。

接下来要选择新的k值作为新的标准,体现了递归思想,最终实现完全递增的数字序列。

总结:快速排序和归并排序都是采用了分治的思想,都是先分再治,各个击破。

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转载自blog.csdn.net/qq_37618760/article/details/81477169