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发布时间:2019-02-28

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图论

1. 最短路算法 (Dijkstra + Floyd)

最短路问题是图论中的经典问题,用于寻找图中两点之间的最短路径。本文将介绍两种最短路算法:Dijkstra算法和Floyd-Warshall算法。

Dijkstra算法是一种基于优先队列的最短路算法,尤其适用于带权重的稀疏图。其核心思想是通过不断更新最短路径信息,逐步缩小可达区域,最终找到最短路径。

Floyd-Warshall算法则是一种更为通用的最短路算法,适用于密集图或带有负权重的图。其核心思想是通过动态规划的方式,逐步修正路径信息,最终得到所有点对之间的最短路径。

2. 最短路算法 (SPFA 和 Bellman - Ford)

除了Dijkstra和Floyd算法外,还有两种经典的最短路算法:SPFA(Shortest Path Faster Algorithm)和Bellman-Ford算法。

SPFA算法是一种改进版的Bellman-Ford算法,通过引入优先队列来加速路径更新过程。它在处理稀疏图时性能更优,但在某些情况下可能会遇到性能瓶颈。

Bellman-Ford算法则是一种传统的最短路算法,基于松弛操作,每一轮遍历所有边,直至没有发现更短路径为止。尽管其时间复杂度较高,但在某些特殊场景下仍然有其优势。

3. 最小生成树 (无向图) 问题

在图论中,最小生成树问题是寻找一棵包含所有顶点且边权总和最小的树的任务。对于无向图,最小生成树问题可以通过Kruskal算法和Prim算法来解决。

Kruskal算法通过按权重排序边,并使用并查集数据结构来逐步选择不形成环的最小边,最终得到最小生成树。

Prim算法则是基于贪心策略的算法,类似于Dijkstra算法,它通过逐步扩展一棵最小生成树,选择当前已访问顶点中到未访问顶点的最小权边。

动态规划

1. 背包问题模板

动态规划是一种解决复杂问题的强大工具,尤其在背包问题中表现突出。以下是一个通用的背包模板,适用于0-1背包和多重背包问题。

  • 问题分析:明确背包容量和物品重量/价值限制。
  • 状态定义:定义状态dp[i][j]表示前i个物品,背包承重j时的最大价值。
  • 状态转移:对于每个物品,决定是否放入背包,更新状态。
  • 边界条件:初始化dp[0][0]=0,其他状态初始化为0或-∞。
  • 优化空间:通过剪枝优化,减少不必要的计算。
  • 2. 最长递增子序列 (LIS)

    最长递增子序列问题是动态规划的一个经典应用,主要用于解决序列匹配问题。以下是LIS的典型动态规划解法。

  • 问题分析:给定一个序列,找到最长递增子序列。
  • 状态定义:dp[i]表示前i个元素的最长递增子序列长度。
  • 状态转移:对于每个元素,遍历之前的所有元素,找到比当前小的最大值,更新dp[i]。
  • 复杂度优化:通过反向遍历和使用数组代替链表,降低时间复杂度。
  • 通过以上方法,我们可以高效地解决动态规划问题,并在实际应用中发挥其优势。

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