现象:
基础算法-分治算法-学习
分而治之,将复杂问题分成小问题,小问题直接求解,最后合并得到最终结果,
和递归思想有点相近,也是区分小问题自己解决,所以在分治算法很多以递归的方式实现
每个递归就是等于分成一个小问题去解决
通用案例:
一:汉诺塔问题
现在有三根柱子 A、B、C
* A柱子有从小到大N个盘子
* 现在要借助B柱子 将A柱子所有盘子移动到C柱子
* 条件:1-每次只能移动一个盘子、2-大盘子绝对不能放在小盘子上面
* 求移动盘子的次数
解决思路:
每次将问题分治
* 如果A塔上有多个盘分三步治理
* 第一步:将A柱子除最后一个盘所有盘移动到B柱子,
* 第二步:将A柱子最后一个盘移动到C柱子,
* 第三步:最后将B柱子的所有盘移动到C柱子
*
* 第一步和第三步又判断是不是多盘 是多盘则继续分上三步走(递归调用) 第二步单盘操作不需要递归
结果展示:
当A柱子有三个盘子的移动操作
当A柱子有五个盘的操作
代码方法:
public static void main(String[] args) {
var i = partitionAlgorithm(5, "A", "B", "C");
log.debug("总移动步骤:{}",i);
}
public static int partitionAlgorithm(int num, String one, String two, String three) {
// 盘子数量=1 不借助中间柱子 直接从A柱子移动到C柱子 一步完成
if (num == 1) {
log.debug("将第{}个盘子从{}柱子移动到{}柱子",num, one, three);
return 1;
} else {
/**
* 盘子数量大于1
* 需要借助中间的柱子来移动
* 第一步 先将a柱子移动到B柱子
* 第二步 将a柱子移动到c柱子
* 第三步 将b柱子移动到c柱子
*/
var s1 = partitionAlgorithm(num - 1, one, three, two);
log.debug("将第{}个盘子从{}柱子移动到{}柱子",num, one, three);
var s3 = partitionAlgorithm(num - 1, two, one, three);
return s1+s3+1;
}
}
通用案例:
快速排序
分治思想的排序操作
给定一个数组用分治思想实现快速排序
* 解答思路:
* 第一步:在数组中选一个基础值一般就是第一个值
* 第二步:遍历此数组将大于基础值的放右边、小于基础值的放左边
* 对左边和右边的值 在分别递归第一步和第二步操作 直到剩下一个值为止
快速排序双指针方式步骤:
- 第一步:选定数组中第一个值作为基数
- 第二步:指定两个指针一个从最左开始,一个从最右开始
- 第三步:循环 右指针值与基数值判断
- 如果比基数大就 右指针左移 如果比基数小则停止
- 第四步:循环 左指针与基数值判断
- 如果比基数小就 左指针右移 如果比基数大则停止
- 第五步:左右指针都停止了
- 此时右边指针对应的值小于基数
- 左指针对应的值大于基数
- 调换两个基数的值
- 第六步:循环 三、四、五步 直到指针在中间相遇
-
此时这个相遇位置就是基数的正确位置
-
右边都大于基数
-
左边都小于基数
-
- 第七步:调转基数和指针相遇位置,使基数到达自己的正确位置
- 第八步:将基数左边的子数组 递归调用,将基数右边的子数组也递归调用
调用结果:
代码方法:
public static void main(String[] args) {
int[] a={8,2,6,5,9,1,7,4};
quickSort(a,0,a.length-1);
for (int i=0;i<a.length-1;i++){
System.out.printf("---"+a[i]);
}
}
/**
* 快速排序
* 分治思想的排序操作
* 给定一个数组用分治思想实现快速排序
*
* 解答思路:
* 第一步:在数组中选一个基础值一般就是第一个值
* 第二步:遍历此数组将大于基础值的放右边、小于基础值的放左边
* 对左边和右边的值 在分别递归第一步和第二步操作 直到剩下一个值为止
*
* 快速排序双指针方式步骤:
* 第一步:选定数组中第一个值作为基数
* 第二步:指定两个指针一个从最左开始,一个从最右开始
* 第三步:循环 右指针值与基数值判断
* 如果比基数大就 右指针左移 如果比基数小则停止
* 第四步:循环 左指针与基数值判断
* 如果比基数小就 左指针右移 如果比基数大则停止
* 第五步:左右指针都停止了
* 此时右边指针对应的值小于基数
* 左指针对应的值大于基数
* 调换两个基数的值
* 第六步:循环 三、四、五步 直到指针在中间相遇
* 此时这个相遇位置就是基数的正确位置
* 右边都大于基数
* 左边都小于基数
* 第七步:调转基数和指针相遇位置,使基数到达自己的正确位置
* 第八步:将基数左边的子数组 递归调用,将基数右边的子数组也递归调用
*/
public static void quickSort(int[] ints,int start,int end) {
if(start < end){
// 第一步:第一个元素 作为基数
var startInt = ints[start];
// 第二步:第一个值和最后一个值的基础状态作为左右指针
int left = start;
int right = end;
// 左指针小于右指针作为循环条件 每次两个指针相遇则跳出循环
while (left < right){
// 对应第三步 循环 右指针值与基数值判断
while (ints[right] >= startInt && left < right){
right--;
}
// 对应第四步 循环 左指针与基数值判断
while (ints[left] <= startInt && left < right){
left++;
}
// 对应第五步 左右指针都停止了 此时右指针的值大于基数 左指针的值小于基数 调换指针数值
if(left < right){
int temp = ints[left];
ints[left] = ints[right];
ints[right] = temp;
}
}
// 对应第七步 跳出了循环 说明第一轮已经结束 次数指针已经交汇在一起 指针交汇位置就是基数的正确位置 将基数与指针交汇处转换数值
int temp = ints[left];
ints[left] = ints[start];
ints[start] = temp;
// 对应第八步:递归左边的子数组
quickSort(ints,start,left-1);
// 对应第八步:递归右边的子数组
quickSort(ints,left+1,end);
}
}