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分治法——最大子数组

时间:2015-03-10 21:31:56      阅读:155      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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题目描述:
给定一个n个元素的数组a,求a[i]+a[i+1]+…+a[j]的最大值(0 <= i <= j < n)

解题思路:
我们来试试用分治法来解决这个问题。首先我们想要找到一个子数组a[i…j]为最大子数组,我们假设数组的中点为mid,可以将数组a[low…high]分成两个子数组:a[low…mid]和a[mid+1…high],那么最大子数组必然为下述三种可能之一:
1) low <= i , j <= mid ;
2) mid < i , j <= high ;
3) low <= i <=mid < j <= high .

那么我们考虑一个子问题,跨越中点的最大子数组
因为上述1) , 2)两种情况可以看成两个更小区间内的跨越中点的最大子数组问题,所以我们只要解决大区间的3),然后递归求解小区间就可以得到1) , 2)两种情况了。
怎么做呢?其实很简单的啦:
从中点分别向两边扫,记录当前的最大连续和(包含中点),最后得到的两个最大连续和的和就是答案啦,下面是伪代码:

//FIND_MAX_CROSSING_SUBARRAY(a , low , mid , high)
left_sum = -inf
sum = 0
for i = mid to low
    sum = sum + a[i]
    if sum > left_sum
        left_sum = sum
        max_left = i

right_sum = -inf
sum=0
for j = mid to high
    sum = sum + a[j]
    if sum > right_sum
        right_sum = sum
        max_right = j 
return (max_left , max_right , left_sum + right_sum)
//from <Introduction to Algorithm>

解决了上面的问题,接下来我们就要应用分治法了。直接上伪代码:

//FIND_MAXIMUM_SUBARRAY(a , low , high)
if high == low                  //only one element
    return (low , high , a[low])
else
    mid = (low + high)/2
    (left_low , left_high , left_sum) = 
        FIND_MAXIMUM_SUBARRAY(a , low , mid)
    (right_low , right_high , right_sum) = 
        FIND_MAXIMUM_SUBARRAY(a , mid+1 , high)
    (cross_low , cross_high , cross_sum) =
        FIND_MAX_CROSSING_SUBARRAY(a , low , mid , high)

    ans = max(left_sum , right_sum , cross_sum)
//from <Introduction to Algorithm>

如果了解归并排序的话,上述代码应该可以很容易理解

算法复杂度: o( n*logn )(计算方法可以参考归并排序)

总结:
1、分治法一个很好的例子,比暴力求解法快许多;
2、但是实际上这个问题有线性时间复杂度算法,使用动态规划来做的(因此,没有给源代码,只给了伪代码)。

分治法——最大子数组

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原文地址:http://blog.csdn.net/fuyukai/article/details/44179907

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