演算法導論(0)

2021-07-14 09:58:16 字數 1709 閱讀 4778

1.插入排序

insertion-sort(a)

forj=2 to a.

length

key=a[j]

i=j-1

while(i>0&&a[i]>key)

a[i+1]=a[i];

i=i-1

a[i+1]=key;

每次取前j個數字排序,將第j個數字插入到1到j-1個數字中。

採用迴圈不變式幫助理解演算法的正確性。迴圈不變式有三條性質:

(1)初始化:迴圈第一次迭代之前,它為真。

(2)保持:如果迴圈的某次迭代之前它為真,那麼下次迭代之前它仍為真。

(3)終止:在迴圈終止時,不變式為我們提供了乙個有用的性質,該性質證明演算法是正確的。

插入排序的迴圈不變式是,a[1..j-1]就是原來該位置內的元素,但已經按序排列。比較容易看出滿足上述性質。因此演算法正確。

2.演算法分析

通常採用計算時間進行演算法的度量,採用單處理器計算模型ram作為實現技術,在該模型中,指令一條接一條執行,沒有併發操作,每條指令所需時間為常量,常見指令包括基本算術指令,資料移動指令,控制指令。

一般來說,演算法需要的時間與輸入的規模同步增長,所以通常把乙個程式的執行時間描述成其輸入規模的函式。輸入規模的概念依賴於研究的問題,但對許多問題,最自然的量度就是輸入中的項數。執行時間是指執行的基本運算元或步數。

插入演算法分析:

總時間為代價與次數乘積之和,最好情況時,陣列已排好序,出現最佳執行時間為:

t(n)=c1n+c2(n-1)+c3(n-1)+c4(n-1)+c7(n-1)=an+b

最壞情況時,反向排序,此時總時間為n的2次函式。

一般會考慮最壞情況執行時間,因為這樣可得知任何輸入執行時間的上界,而且很多演算法,最壞情況經常出現,並且平均情況往往和最壞情況大致一樣差。比如插入排序,平均執行時間也是輸入規模的二次函式。

更簡化的,我們真正感興趣的是執行時間的增長率或者增長量級,比如插入排序中的an2,當n很大時,低價可以忽略。記做θ(n^2)。

3.分治法

將原問題分解為幾個規模小但類似於原問題的子問題,遞迴的求解這些子問題,然後再合併這些子問題的解來建立原問題的解。分治模式在每層遞迴時都有三個步驟:

(1)分解原問題為若干個子問題,都是原問題的規模較小的例項。

(2)解決這些子問題,遞迴求解各個子問題,當子問題足夠小時,直接求解。

(3)合併子問題的解成原問題的解。

歸併排序演算法完全遵循這種模式:

(1)分解待排序的n個元素序列成各具n/2個元素的兩個子串行。

(2)使用歸併排序遞迴排序兩個子串行,當序列長度位1時,遞迴開始回公升。

(3)合併兩個已排序的序列形成已排序的長序列。

template

void merge(t a, int low, int middle, int high)

for (int i = 0; i < n2; i++)

left[n1] = 99999;

right[n2] = 99999;

int i = 0, j = 0;

for (int k = low; k <= high; k++)

else

}}template

void mergesort(t a, int low, int high)

}

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演算法導論目錄

出版者的話 專家指導委員會 譯者序前言 第一部分 基礎知識 引言 第1章 演算法在計算中的作用 1.1 演算法 1.2 作為一種技術的演算法 第2章 演算法入門 2.1 插入排序 2.2 演算法分析 2.3 演算法設計 2.3.1 分治法 2.3.2 分治法分析 第3章 函式的增長 3.1 漸近記號...