算法设计方法_算法设计怎么写-程序员宅基地

技术标签: 数据结构与算法  

蛮力法

把所有的可能都算一遍,不考虑优化之类的。简单,低效率

算法设计过程:计算所有的可能性即可
典型算法:冒泡排序
例子:给定一组数字和目标值,找出两个数字相加等于目标值, 返回索引。
思路:双重循环,找到所有两个数字的组合相加 == 目标值

var twoSum = function(nums, target) {
    
    for (let i=0; i<nums.length; i++) {
    
        for (let j=i+1; j<nums.length; j++) {
    
            if (nums[i]+nums[j] == target) {
    
                return [i,j]
            }
        }
    }
};
twoSum([7,2,9,10],9) // [0,1]
// 时间复杂度:O(n^2)
// 空间复杂度:O(1)

减治法

减少计算量
算法设计过程: 把对结果没有用处的计算去掉
典型算法:二分法
例子:在一个有序数组中,查找目标值,返回索引

var search = function(nums, target) {
    
    let start = 0;
    let end = nums.length-1;
    while (start<=end) {
    
        let mid = Math.floor((start+end)/2)
        if (nums[mid] == target) {
    
            return mid;
        } else if (target > nums[mid]) {
     // 目标在右边
            start = mid+1;
        } else {
     // 目标在左边
            end = mid-1;
        }
    }
    return -1;
};
// 算法分析:每次缩小一半的查找范围
// 时间复杂度:O(logn)
// 空间复杂度:O(1)

分治法

把问题分解成子问题,再合并子问题的解。通常和递归一起使用
算法设计过程:

  1. 写出处理子问题的步骤
  2. 合并子问题的解
  3. 分解子问题

典型算法:快速排序在这里插入图片描述

变治法

              更简单的实例
问题的实例 ->  有现成的算法可使用的问题实例
			  另一种表现

算法设计过程: 找到该问题的另一种问题表现方式,高效解决当前问题。
例子: 如果给定的数组有重复元素,返回true, 否则否会false。
使用蛮力法,时间复杂度为O(n^2/2)

        function search(arr) {
    
            for (let i=0; i<arr.length; i++) {
    
                for (let j=i+1; j<arr.length; j++) {
    
                    count++;
                    if (arr[i] == arr[j]) {
    
                        return true;
                    }
                }
            }
            return false;
        }

排序法:如果数组是有序,那么我们只需判断每个元素的后一个是否相等就可以了,时间复杂度为O(nlogn)

        function search(arr) {
    
            arr.sort((a,b)=>{
    count++; return a-b})
            for (let i=1; i<arr.length; i++) {
    
                count++;
                if (arr[i-1] == arr[i]) {
    
                    return true;
                }
            }
            return false;
        }

计数法:如果我们知道每个元素的数量,只需要判断它们的数量是不是1就可以了。时间复杂度为O(n)

        function search(arr) {
    
            let map = {
    };
            for (let i=0; i<arr.length; i++) {
    
                let num = arr[i];
                count++;
                if (map[num]) {
    
                    return true
                } else {
    
                    map[num] = 1;
                };
            }
            return false;
        }

时空权衡

时间换空间:用低效率换来少的空间使用
例子:引用变治法中的例子,用蛮力法解决,时间复杂度O(n^2/2) 空间复杂度O(1)
空间换时间:用高效率换来多空间使用
例子:引用变治法中的例子,用计数法解决,因为用了对象保存数量。时间复杂度O(n) 空间复杂度O(n)

贪心算法

处理问题,只考虑局部最优,或者从选择最优选项
算法设计过程:处理问题,从最优选项开始
例子:给你一个数组,请你从中抽取一个子序列,满足该子序列的元素之和 严格 大于未包含在该子序列中的各元素之和
示例: [3,4,8,9,2,3] 子序列 [8,9] > [3,4,2,3]
解:我们每次选择最大的元素,判断是否大于剩余的数字的和。

var minSubsequence = function(nums) {
    
    let sum = nums.reduce((a,b)=>a+b);
    let ret = 0;
    let arr = [];
    nums.sort((a,b)=>b-a)
    for (let i=0; i<nums.length; i++) {
    
        ret += nums[i];
        sum -= nums[i];
        arr.push(nums[i])
        if (ret > sum) return arr;
    }
};

动态规划

保存计算过的结果,避免重复计算
算法设计过程

  1. 状态转移:保存计算的结果
  2. 如果这个条件计算过,则读取计算过的结果

例子: 输入一个整型数组,数组中的一个或连续多个整数组成一个子数组。求所有子数组的和的最大值。
解:使用蛮力法,组合所有的数字,时间复杂度O(n^2)。这里我们可以使用动态规划

var maxSubArray = function(nums) {
    
   let max = nums[0];
   for (let i=1; i<nums.length; i++) {
    
       if (nums[i-1] >= 0) nums[i] = nums[i-1] + nums[i]; // 保存计算过的结果
       max = Math.max(max, nums[i]); // 读取计算过的结果
   }
   return max;
};
// 时间复杂度:O(n)
// 算法分析:我们一个一个往后加,如果前面的和小于0,那么我们就没必要加了

参考资料

《算法设计与分析基础(第3版)》

版权声明:本文为博主原创文章,遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议,转载请附上原文出处链接和本声明。
本文链接:https://blog.csdn.net/visitor009/article/details/108351404

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