面試官:說說你對分而治之、動態規劃的理解?區別?
一、分而治之
分而治之是算法設計中的一種方法,就是把一個復雜的問題分成兩個或更多的相同或相似的子問題,直到最后子問題可以簡單的直接求解,原問題的解即子問題的解的合并
關于分而治之的實現,都會經歷三個步驟:
- 分解:將原問題分解為若干個規模較小,相對獨立,與原問題形式相同的子問題
- 解決:若子問題規模較小且易于解決時,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
實際上,關于分而治之的思想,我們在前面已經使用,例如歸并排序的實現,同樣經歷了實現分而治之的三個步驟:
- 分解:把數組從中間一分為二
- 解決:遞歸地對兩個子數組進行歸并排序
- 合并:將兩個字數組合并稱有序數組
同樣關于快速排序的實現,亦如此:
分:選基準,按基準把數組分成兩個字數組
解:遞歸地對兩個字數組進行快速排序
合:對兩個字數組進行合并
同樣二分搜索也能使用分而治之的思想去實現,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、動態規劃
動態規劃,同樣是算法設計中的一種方法,是一種在數學、管理科學、計算機科學、經濟學和生物信息學中使用的,通過把原問題分解為相對簡單的子問題的方式求解復雜問題的方法
常常適用于有重疊子問題和最優子結構性質的問題
簡單來說,動態規劃其實就是,給定一個問題,我們把它拆成一個個子問題,直到子問題可以直接解決
然后呢,把子問題答案保存起來,以減少重復計算。再根據子問題答案反推,得出原問題解的一種方法。
一般這些子問題很相似,可以通過函數關系式遞推出來,例如斐波那契數列,我們可以得到公式:當 n 大于 2的時候,F(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n = 1、2的時候,對應的值為2,這時候就通過可以使用一個數組記錄每一步計算的結果,以此類推,減少不必要的重復計算
適用場景
如果一個問題,可以把所有可能的答案窮舉出來,并且窮舉出來后,發現存在重疊子問題,就可以考慮使用動態規劃
比如一些求最值的場景,如最長遞增子序列、最小編輯距離、背包問題、湊零錢問題等等,都是動態規劃的經典應用場景
關于動態規劃題目解決的步驟,一般如下:
- 描述最優解的結構
- 遞歸定義最優解的值
- 按自底向上的方式計算最優解的值
- 由計算出的結果構造一個最優解
三、區別
動態規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,適合于用動態規劃求解的問題,經分解得到子問題往往「不是互相獨立」的,而分而治之的子問題是相互獨立的
若用分治法來解這類問題,則分解得到的子問題數目太多,有些子問題被重復計算了很多次
如果我們能夠保存已解決的子問題的答案,而在需要時再找出已求得的答案,這樣就可以避免大量的重復計算,節省時間
綜上,可得:
動態規劃:有最優子結構和重疊子問題
分而治之:各子問題獨立
參考文獻
https://baike.baidu.com/item/%E5%8A%A8%E6%80%81%E8%A7%84%E5%88%92/529408
https://juejin.cn/post/6951922898638471181