Chapter_one_關(guān)于搜索_一,什么是暴力枚舉?

·1.1.1_總是可行的枚舉。?

假設(shè)有一組數(shù):{1,8,9,7,5,6,1,10,6},需要得到其中最大的數(shù)的值,對(duì)于人來說,顯然,最大的數(shù)的值為10。但對(duì)于計(jì)算機(jī)來說,它并不能“一眼看”出這組數(shù)的最大值。

有一個(gè)比較好的且易于理解的方法便是先記錄前m個(gè)數(shù)的最大值max_number,然后再插入第m+1個(gè)數(shù),對(duì)比max_number與第m+1個(gè)數(shù)的值之間的大小,如果max_number是較小數(shù),則將第m+1個(gè)數(shù)的值賦于max_number,max_number遍成為前m+1個(gè)數(shù)的最大值。

? 這個(gè)方法是可行且容易證明其可行性的。(下面的證明過程可以不看。)


證明,設(shè) N[i]為一組數(shù)中的第i個(gè)數(shù)。

因?qū)τ谝粋€(gè)數(shù)N[1]來說,最大值與最小值就是這個(gè)數(shù)本身,則max_number的值等于N。

此時(shí),前1個(gè)數(shù)的最大值max_number與N[2]對(duì)比,無論對(duì)比的結(jié)果如何,max_number都為前2個(gè)數(shù)的最大值。

由此類推,當(dāng) i 等于 N 時(shí),max_number則為前N個(gè)數(shù)的最大值。由此,此算法成立并且由于進(jìn)行了N-1次判斷,時(shí)間復(fù)雜度為O(N-1)


而上述方法,便是稱為枚舉法。其基本思想為,一個(gè)不漏地查看所有可能的情況。

? 是不是和一種修辭手法舉例子很像呢?枚舉法可以看成 舉出所有例子的一種手法嘛。


·1.1.2_枚舉的局限性。

? ?枚舉在大多數(shù)情況下都可行,但畢竟沒有萬能的方法,更何況是一個(gè)如此直觀又易于理解的方法呢。此節(jié)的名稱是暴力的枚舉,有一句話云,暴力出奇跡,這句話顯示了暴力是一個(gè)可以創(chuàng)造奇跡的方法,但是暴力在大多數(shù)情況下都是不可取的阿!

? ?枚舉的局限性:枚舉是一種很笨的方法,他僅適用于一些規(guī)模很小的問題。


·1.1.3_枚舉的優(yōu)點(diǎn)。

? ? 在實(shí)際做題中,特別是比賽當(dāng)中,我們沒有更多事件去思考是不是有更優(yōu)的解決方法,所以,我們很多時(shí)候是會(huì)選擇一個(gè)看似可行的方法。這時(shí)候,作為最容易讓人想起的方法——枚舉法,便大有可為了。

? ?看到這里,如果讀者您或者想到,枚舉法的優(yōu)點(diǎn)就只有簡單嗎?那您真的是too young too simple了。(此處拒絕續(xù)命。

其實(shí)枚舉法還是一個(gè)可控性比較強(qiáng)的方法。對(duì)于可控性,我是這樣想的,這個(gè)方法是實(shí)際應(yīng)用中相對(duì)難以出錯(cuò)的算法,無論是邏輯上的錯(cuò)誤還是個(gè)人低級(jí)錯(cuò)誤(例如寫錯(cuò)變量之類的)。他只需要相對(duì)短小精悍的代碼來實(shí)現(xiàn),而且優(yōu)化起來靈活。

·1.1.4_更好地枚舉。

上一點(diǎn)提到了枚舉的優(yōu)化起來比較靈活,此處簡單介紹幾種枚舉的常見優(yōu)化方法和應(yīng)用例子。

? ? ? ①減少不可能情況。有一些情況是顯而易見不可能的,所以可以除去。

? ? ??②選擇更好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行儲(chǔ)存。用適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解決適當(dāng)?shù)膯栴}便是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的意義所在。

? ? ??③適當(dāng)?shù)赜每臻g換取時(shí)間。在算法比賽中(OJ刷題中),給出的空間往往是很充裕的,某些情況下,用空間換取時(shí)間是很好的選擇。

? ? ??④N元方程的優(yōu)化。在某些N元方程中,我們往往只需要計(jì)算N-1元。


一個(gè)例子。給定長度為n的數(shù)組S,判斷數(shù)組中的元素知否存在a,b,c,使得a+b+c=0。找出所有滿足條件的元素并輸出。

題目鏈接,如果你想看完整題目并去AC的話

對(duì)于此問題,我們枚舉所有所有可能方案,由所有可能方案則為S中任意三個(gè)元素的組合,則為 n*(n-1)*(n-2)/(2*3) 個(gè)可能方案。但這是可以優(yōu)化的,用方法④。

? 假設(shè),A[x]為a取S中第x個(gè)數(shù),B[y]為b取S中第y個(gè)數(shù),C[z]為c取S中第z個(gè)數(shù)。(x != y != z)

我們就可以得到,此問題轉(zhuǎn)化為求 A[x]+B[y]+C[z] = 0時(shí),x,y,z的值。

? ?再轉(zhuǎn)化一下,則變?yōu)?A[x] + B[y] = -C[z],則我們只需要枚舉 A[x] + B[y]的值是否有存在一個(gè)其的相反數(shù)c在數(shù)組S中且不為第x或第y個(gè)數(shù)即可。

等等,假如你是機(jī)智可愛的小讀者,你就會(huì)聰明的發(fā)現(xiàn),這有優(yōu)化么,喵喵喵喵喵喵喵?還需要判斷一次c是否存在哇!這復(fù)雜度沒變過阿。

(=u=),機(jī)智可愛的讀者們說得沒錯(cuò),但畢竟,我們還有其他方法不是么。

由于現(xiàn)在我們需要解決的問題是判斷數(shù)組S中剩余的數(shù)是否存在第c,所以,這就可以用方法②和方法③來解決了!這里我選擇開一個(gè)散列表來解決。只要我們往散列表中,將S的所有數(shù)作為key來put進(jìn)HashMap中,那么我們就可以僅付出O(1)的代價(jià)來查詢 數(shù)c是否存在于數(shù)組S中了不是么?

所以,時(shí)間復(fù)雜度便從 O(n*(n-1)*(n-2)/6) 優(yōu)化成了 O(n*(n-1)/2),這可是 O(n的3次方) 級(jí)別到 O(n的2次方) 級(jí)別的飛躍阿!


此栗子舉例了方法②③④在枚舉中的應(yīng)用,關(guān)于①方法,讀者可以自己去嘗試一下,亦可在后續(xù)文章中聽本蒻進(jìn)行講解。

這里是葉攻攻。

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