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《趣学算法》——第四章(动态规则)
第四章 动态规划 前面讲的分治法是将原问题分解为若干个规模较小、形式相同的子问题,然后求解这些子问题,合并子问题的解得到原问题的解。在分治法中,各个子问题是互不相交的,即相互独立。如果各个子问题有重叠,不是相互独立的,那么用分治法就重复求解了很多子问题,根本显现不了分治的优势,反而降低了算法效率。那该怎么办呢? 动态规划闪亮登场了! 4.1 神奇的兔子序列 公元1202年,意大利数学家列昂纳多•斐波那契(Leonardo Fibonacci)在《算盘全书》(Liber Abaci)中描述了一个神奇的兔子序列,这就是著名的斐波那契序列。 假设第1个月有1对刚诞生的兔子,第2个月进入成熟期,第3个月开始生育兔子,而1对成熟的兔子每月会生1对兔子,兔子永不死去……那么,由1对初生兔子开始,12个月后会有多少对兔子呢?如果是N对初生的兔子开始,M月后又会有多少对兔子呢? 第1个月,兔子①没有繁殖能力,所以还是 1 对。 第2个月,兔子①进入成熟期,仍然是 1 对。 第3个月,兔子①生了1对小兔②,于是这个月共有2对( 1+1=2 )兔子。 第4个月,兔子①又生了1对小兔③。兔子②进入成熟期。 ...
《趣学算法》—第三章(分治法)
第三章 分治法 分而治之是一种很古老但很实用的策略,或者说战略,本意是将一个较大的力量打碎分成小的力量,这样每个小的力量都不足以对抗大的力量。在现实应用中,分而治之往往是将大片区域分成小块区域治理。战国时期,秦国破坏合纵连横即是一种分而治之的手段。 3.1 山高皇帝远 我们经常听到一句话:“山高皇帝远”,意思是山高路远,皇帝管不了。实际上无论山多高,皇帝有多远,都在朝庭的统治之下。皇帝一个人当然不可能管那么多的事情,那么怎么统治天下呢?分而治之。我们现在的制度也采用了分而治之的办法,国家分省、市、县、镇、村,层层管理,无论哪个偏远角落,都不是无组织的。 3.1.1 治众如治寡——分而治之 “凡治众如治寡,分数是也。” ——《孙子兵法》 “分数”的“分”是指分各层次的部分,“数”是每部分的人数编制,意为通过把部队分为各级组织,将帅就只需通过管理少数几个人来实现管理全军众多组织。这样,管理和指挥人数众多的大军,也如同管理和指挥人数少的部队一样容易。 在我们生活当中也有很多这样的例子,例如电视节目歌唱比赛,如果全国各地的歌手都来报名参赛,那估计要累坏评委了,而且一个一个比赛需要很长的时间,怎 ...
《趣学算法》——第二章(贪心算法)
第二章 贪心算法 从前,有一个很穷的人救了一条蛇的命,蛇为了报答他的救命之恩,于是就让这个人提出要求,满足他的愿望。这个人一开始只要求简单的衣食,蛇都满足了他的愿望,后来慢慢的贪欲生起,要求做官,蛇也满足了他。这个人直到做了宰相还不满足,还要求做皇帝。蛇此时终于明白了,人的贪心是永无止境的,于是一口就把这个人吞掉了。 所以,蛇吞掉的是宰相,而不是大象。故此,留下了“人心不足蛇吞相”的典故。 2.1 人之初,性本贪 我们小时候背诵《三字经》,“人之初,性本善,性相近,习相远。”其实我觉得很多时候“人之初,性本贪”。小孩子吃糖果,总是想要多多的;吃水果,想要最大的;买玩具,总是想要最好的,这些东西并不是大人教的,而是与生俱来的。对美好事物的趋优性,就像植物的趋光性,“良禽择木而栖,贤臣择主而事”“窈窕淑女,君子好逑”,我们似乎永远在追求美而优的东西。现实中的很多事情,正是因为趋优性使我们的生活一步一步走向美好。例如,我们竭尽所能买了一套房子,然后就想要添置一些新的家具,再就想着可能还需要一辆车子…… 凡事都有两面性,一把刀可以做出美味佳肴,也可以变成杀人凶器。在这里,我们只谈好的“贪心”。 ...
《趣学算法》——第一章(算法之美)
第一章 算法之美 如果说数学是皇冠上的一颗明珠,那么算法就是这颗明珠上的光芒,算法让这颗明珠更加熠熠生辉,为科技进步和社会发展照亮了前进的路。数学是美学,算法是艺术。走进算法的人,才能体会它的魅力。 多年来,我有一个梦想,希望每一位提到算法的人,不再立即紧皱眉头,脑海闪现枯燥的公式、冗长的代码;希望每一位阅读和使用算法的人,体会到算法之美,像躺在法国普罗旺斯小镇的长椅上,呷一口红酒,闭上眼睛,体会舌尖上的美味,感受鼻腔中满溢的薰衣草的芳香…… 1.1 打开算法之门 瑞士著名的科学家N.Wirth教授曾提出: 数据结构+算法=程序 。 数据结构是程序的骨架,算法是程序的灵魂。 在我们的生活中,算法无处不在。我们每天早上起来,刷牙、洗脸、吃早餐,都在算着时间,以免上班或上课迟到;去超市购物,在资金有限的情况下,考虑先买什么、后买什么,算算是否超额;在家中做饭,用什么食材、调料,做法、步骤,还要品尝一下咸淡,看看是否做熟。所以,不要说你不懂算法,其实你每天都在用! 但是对计算机专业算法,很多人都有困惑:“I can understand, but I can’tuse!”,我能看懂,但不 ...
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