什么是分而治之?

it2026-04-03  8

分而治之

从中文的角度来讲,意思是分别治理;利用手段使国家、民族或宗教等产生分裂,然后对其进行控制和统治。从程序猿的角度来讲,所谓“分而治之” 就是把一个复杂的算法问题按一定的“分解”方法分为等价的规模较小的若干部分,然后逐个解决,分别找出各部分的解,把各部分的解组成整个问题的解,这种朴素的思想来源于人们生活与工作的经验,也完全适合于技术领域。诸如软件的体系结构设计、模块化设计都是分而治之的具体表现。

基本思想

分而治之方法与软件设计的模块化方法非常相似。为了解决一个大的问题,可以:

把它分成两个或多个更小的问题;

分别解决每个小问题;

把各小问题的解答组合起来,即可得到原问题的解答。小问题通常与原问题相似,可以递归地使用分而治之策略来解决。分而治之方法可以用于实现不同的排序方法,这里介绍两种排序法:快速排序(quick sort)和递归排序。

求顺序统计量问题   用求顺序统计量问题最能说明“分治术” 算法设计思想。   所谓顺序统计问题是“从有n个元素的序列中选出第k个最小元素”,解此问题最容易想到的办法是:将这n个元素按从小到大顺序排序,然后从排序后的序列中先取第k个元素,即为本问题的解,而排序n个元素最快的排序算法平均需要进行。o(nlogn)次比较,即用排序方法求顺序统计量问题的期望时间复杂性为o(nlogn)。通过仔细分析,使用“分而治之”的思想,我们可以找到一个时间耗费为o(n)算法,其算法如下:

Procedure Select(S,K) Begin if|S|<50 Then begin 将S从小到大排序; Return S 的k 个元素; end Eles begin 把S分为各有5个元素的[|S|/5]个子序列; 如果有剩余元素,则将剩余元素作为最后一个子序列; 将每个有5个元素的子序列排序; 设M是所有5——元素的自序列的中值序列; U<-Select(M,[M/2]); 设S1、S2、S3是S的分别小于、等于和大于U的元素序列 if|S|>=k Then Return Select(S1,k) Eles if(|S1|+|S2|>=k) Then Return u Eles Return Select(S3,k-|S1|-|S2|) End
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