面試官:說說你對(duì)分而治之、動(dòng)態(tài)規(guī)劃的理解?區(qū)別?
一、分而治之
分而治之是算法設(shè)計(jì)中的一種方法,就是把一個(gè)復(fù)雜的問題分成兩個(gè)或更多的相同或相似的子問題,直到最后子問題可以簡(jiǎn)單的直接求解,原問題的解即子問題的解的合并
關(guān)于分而治之的實(shí)現(xiàn),都會(huì)經(jīng)歷三個(gè)步驟:
- 分解:將原問題分解為若干個(gè)規(guī)模較小,相對(duì)獨(dú)立,與原問題形式相同的子問題
- 解決:若子問題規(guī)模較小且易于解決時(shí),則直接解。否則,遞歸地解決各子問題
- 合并:將各子問題的解合并為原問題的解
實(shí)際上,關(guān)于分而治之的思想,我們?cè)谇懊嬉呀?jīng)使用,例如歸并排序的實(shí)現(xiàn),同樣經(jīng)歷了實(shí)現(xiàn)分而治之的三個(gè)步驟:
- 分解:把數(shù)組從中間一分為二
- 解決:遞歸地對(duì)兩個(gè)子數(shù)組進(jìn)行歸并排序
- 合并:將兩個(gè)字?jǐn)?shù)組合并稱有序數(shù)組
同樣關(guān)于快速排序的實(shí)現(xiàn),亦如此:
分:選基準(zhǔn),按基準(zhǔn)把數(shù)組分成兩個(gè)字?jǐn)?shù)組
解:遞歸地對(duì)兩個(gè)字?jǐn)?shù)組進(jìn)行快速排序
合:對(duì)兩個(gè)字?jǐn)?shù)組進(jìn)行合并
同樣二分搜索也能使用分而治之的思想去實(shí)現(xiàn),代碼如下:
- function binarySearch(arr,l,r,target){
- if(l> r){
- return -1;
- }
- let mid = l + Math.floor((r-l)/2)
- if(arr[mid] === target){
- return mid;
- }else if(arr[mid] < target ){
- return binarySearch(arr,mid + 1,r,target)
- }else{
- return binarySearch(arr,l,mid - 1,target)
- }
- }
二、動(dòng)態(tài)規(guī)劃
動(dòng)態(tài)規(guī)劃,同樣是算法設(shè)計(jì)中的一種方法,是一種在數(shù)學(xué)、管理科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)和生物信息學(xué)中使用的,通過把原問題分解為相對(duì)簡(jiǎn)單的子問題的方式求解復(fù)雜問題的方法
常常適用于有重疊子問題和最優(yōu)子結(jié)構(gòu)性質(zhì)的問題
簡(jiǎn)單來說,動(dòng)態(tài)規(guī)劃其實(shí)就是,給定一個(gè)問題,我們把它拆成一個(gè)個(gè)子問題,直到子問題可以直接解決
然后呢,把子問題答案保存起來,以減少重復(fù)計(jì)算。再根據(jù)子問題答案反推,得出原問題解的一種方法。
一般這些子問題很相似,可以通過函數(shù)關(guān)系式遞推出來,例如斐波那契數(shù)列,我們可以得到公式:當(dāng) n 大于 2的時(shí)候,F(xiàn)(n) = F(n-1) + F(n-2) ,
f(10)= f(9)+f(8),f(9) = f(8) + f(7)...是重疊子問題,當(dāng)n = 1、2的時(shí)候,對(duì)應(yīng)的值為2,這時(shí)候就通過可以使用一個(gè)數(shù)組記錄每一步計(jì)算的結(jié)果,以此類推,減少不必要的重復(fù)計(jì)算
適用場(chǎng)景
如果一個(gè)問題,可以把所有可能的答案窮舉出來,并且窮舉出來后,發(fā)現(xiàn)存在重疊子問題,就可以考慮使用動(dòng)態(tài)規(guī)劃
比如一些求最值的場(chǎng)景,如最長(zhǎng)遞增子序列、最小編輯距離、背包問題、湊零錢問題等等,都是動(dòng)態(tài)規(guī)劃的經(jīng)典應(yīng)用場(chǎng)景
關(guān)于動(dòng)態(tài)規(guī)劃題目解決的步驟,一般如下:
- 描述最優(yōu)解的結(jié)構(gòu)
- 遞歸定義最優(yōu)解的值
- 按自底向上的方式計(jì)算最優(yōu)解的值
- 由計(jì)算出的結(jié)果構(gòu)造一個(gè)最優(yōu)解
三、區(qū)別
動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法與分治法類似,其基本思想也是將待求解問題分解成若干個(gè)子問題,先求解子問題,然后從這些子問題的解得到原問題的解
與分治法不同的是,適合于用動(dòng)態(tài)規(guī)劃求解的問題,經(jīng)分解得到子問題往往「不是互相獨(dú)立」的,而分而治之的子問題是相互獨(dú)立的
若用分治法來解這類問題,則分解得到的子問題數(shù)目太多,有些子問題被重復(fù)計(jì)算了很多次
如果我們能夠保存已解決的子問題的答案,而在需要時(shí)再找出已求得的答案,這樣就可以避免大量的重復(fù)計(jì)算,節(jié)省時(shí)間
綜上,可得:
動(dòng)態(tài)規(guī)劃:有最優(yōu)子結(jié)構(gòu)和重疊子問題
分而治之:各子問題獨(dú)立
參考文獻(xiàn)
https://baike.baidu.com/item/%E5%8A%A8%E6%80%81%E8%A7%84%E5%88%92/529408
https://juejin.cn/post/6951922898638471181