分治算法案例:汉诺塔
(1)基本概念
分治算法是一种很重要的算法,字面上的解释是“分而治之”,就是把一个复杂的问题
分解成两个或更多的相同或相似的子问题...直到最后子问题可以简单的直接求解,原
问题的解即子问题的解的合并,这个技巧就是很多高效算法的基础,如排序算法(快速排序,归并排序),傅里叶变换(快速傅里叶变换)...
(2)基本步骤
1)分解:将原问题分解为若干个规模较小的问题,相互独立,与原问题形式相同的子问题
2)解决:若子问题规模较小则直接解决,否则递归地解各个子问题
3)合并:将各个子问题的解合并为原问题的解
(3)分治算法设计模式
if |P|<=n0 then return (ADHOC(P)) // 将P分解为较小的问题P1,P2...PK for i <- 1 to k do yi <- Divide-and-Conquer(Pi) 递归解决Pi T <- MERGE(y1,y2...yk) 合并子问题 return (T)
|P|:表示问题P的规模
n0:表示阈值,表示当问题P的规模不超过n0时,问题已容易直接解出,不必再继续分解。
ADHOC(P):是该分治法中的基本子算法,用于直接解小规模的问题P。因此,当P的规模不超过n0时直接用算法ADHOC(P)求解
算法MERGE(y1,y2...yk):是该分治算法中的合并子算法,用于将P的子问题P1,P2...PK的相应的解y1,y2,..yk合并为P的解。
经典案例:汉诺塔
思路分析:
(1)如果有一个盘,A->C
n0=2 if (n<=n0) { // 直接解出来 } // 将P分解为较小的问题P1,P2...PK while(n>n0) { 分(n); n--; } // T <- MERGE(y1,y2...yk) 合并子问题
public class HanoiTower { public static void main(String[] args) { hanoiTower(3, 'A', 'B', 'C'); } private static void hanoiTower(int num, char a, char b, char c) { if (num == 1) { // 只有一个盘,直接解出 System.out.println("第1个盘从" + a + "->" + c); } else { // 如果n>=2的情况 // 1.先把最上面的所有盘A->B,移动过程会使用C hanoiTower(num - 1, a, c, b); // 2.把最下边的盘A->C System.out.println("第" + num + "个盘从" + a + "->" + c); // 3.把B塔所有盘从B->C,移动过程使用到A hanoiTower(num - 1, b, a, c); } } }