谈谈分治算法思想
分治算法思想
分治算法其核心思想是“分而治之”,其是將一個(gè)大問題分解成多個(gè)相同模式的小問題,然后遞歸的求解各個(gè)小問題,再將小問題的解合并成大問題的解。我們一般可以按如下的思路實(shí)現(xiàn):
1、將一個(gè)大問題分解成多個(gè)相同模式的小問題。
2、遞歸的求解各個(gè)小問題。
3、小問題的解合并成大問題的解。
使用分治算法需要滿足如下的條件:
1、一個(gè)大問題能夠分解成多個(gè)相同模式的小問題。
2、這個(gè)分解過程存在終止條件,也就是當(dāng)問題的規(guī)模足夠小的時(shí)候,應(yīng)該能夠直接求解。
3、各個(gè)子問題直接不存在相關(guān)性,也就是某個(gè)子問題的求解過程不能影響其他子問題。
4、各個(gè)子問題的解,能夠合并成大問題的解,這個(gè)合并過程不能過于復(fù)雜,否則分治算法就沒有意義了。
例子
分治算法思想的應(yīng)用是非常廣泛的,并不僅限于指導(dǎo)編程和算法設(shè)計(jì)。它經(jīng)常用在海量數(shù)據(jù)處理的場(chǎng)景中。
比如,給 10GB 的訂單文件按照金額排序這樣一個(gè)需求,看似是一個(gè)簡(jiǎn)單的排序問題,但是因?yàn)閿?shù)據(jù)量大,有 10GB,而我們的機(jī)器的內(nèi)存可能只有4GB 這樣子,無(wú)法一次性加載到內(nèi)存,也就無(wú)法通過單純地使用快排、歸并等基礎(chǔ)算法來解決了。
我們可以先掃描一遍訂單,根據(jù)訂單的金額,將 10GB 的文件劃分為幾個(gè)金額區(qū)間。比如訂單金額為 1 到 100 元的放到一個(gè)小文件,101 到 200 之間的放到另一個(gè)文件,以此類推。這樣每個(gè)小文件都可以單獨(dú)加載到內(nèi)存排序,最后將這些有序的小文件合并,就是最終有序的 10GB 訂單數(shù)據(jù)了。
總之,要解決這種數(shù)據(jù)量大到內(nèi)存裝不下的問題,可以利用分治的思想。將海量的數(shù)據(jù)集合根據(jù)某種方法,劃分為幾個(gè)小的數(shù)據(jù)集合,每個(gè)小的數(shù)據(jù)集合單獨(dú)加載到內(nèi)存來解決,然后再將小數(shù)據(jù)集合合并成大數(shù)據(jù)集合。實(shí)際上,利用這種分治的處理思路,不僅僅能克服內(nèi)存的限制,還能利用多線程或者多機(jī)處理,加快處理的速度。
總結(jié)
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