‘壹’ 几种经典算法回顾
今天无意中从箱子里发现了大学时学算法的教材《算法设计与分析》，虽然工作这么几年没在什么地方用过算法，但算法的思想还是影响深刻的，可以在系统设计时提供一些思路。大致翻了翻，重温了一下几种经典的算法，做一下小结。
分治法是一种基本算法设计技术。其基本思想是将一个问题分解为多个规模较小的子问题，这些子问题互相独立并与原问题解决方法相同。递归解这些子问题，然后将这些子问题的解合并得到原问题的解。分治法适用于该问题的规模缩小到一定的程度就可以容易地解决，该问题可以分解为若干个规模较小的相同问题，即该问题具有最优子结构性质，且该问题所分解出的各个子问题是相互独立的。
动态规划也是一种基本算法设计技术。其基本思想是将待求解问题分解成若干个子问题，但是经分解得到的子问题往往不是互相独立的，如果能够保存已解决的子问题的答案，而在需要时再找出已求得的答案，就可以避免大量重复计算。动态规划适用于最优子结构，在递归计算中，许多子问题被重复计算多次。
贪心算法总是作出在当前看来最好的选择。也就是说贪心算法并不从整体最优考虑，它所作出的选择只是在某种意义上的局部最优选择。贪心算法适用于具有贪心选择性质和最优子结构性质的问题。步骤包括不断寻找局部最优解。
回溯法是一种系统地搜索问题解的方法。在问题的解空间树中，按深度优先策略，从根结点出发搜索解空间树。算法搜索至解空间树的任意一点时，先判断该结点是否包含问题的解。如果肯定不包含，则跳过对该结点为根的子树的搜索，逐层向其祖先结点回溯；否则，进入该子树，继续按深度优先策略搜索。
分支限界法是一种系统地搜索问题解的方法。分支限界法常以广度优先或以最小耗费（最大效益）优先的方式搜索问题的解空间树。在分支限界法中，每一个活结点只有一次机会成为扩展结点。活结点一旦成为扩展结点，就一次性产生其所有儿子结点。在这些儿子结点中，导致不可行解或导致非最优解的儿子结点被舍弃，其余儿子结点被加入活结点表中。此后，从活结点表中取下一结点成为当前扩展结点，并重复上述结点扩展过程。这个过程一直持续到找到所需的解或活结点表为空时为止。
这些算法在实际问题中有着广泛的应用。例如，分治法的核心算法MapRece在Google的核心算法中就有应用。动态规划可以应用于找硬币、哈夫曼编码、单源最短路径、最小生成树等问题。贪心算法可以应用于单源最短路径问题，分支限界法则可以应用于N皇后问题。
在有向图G中，每一边都有一个非负边权。这个问题可以通过多种算法来解决，包括但不限于最短路径算法、最小生成树算法等。这些算法的具体实现和优化方法，是算法设计与分析中的重要内容。
‘贰’ 经典优化算法之分治法（Divide-and-Conquer Algorithm）
经典优化算法中的分治法，即Divide-and-Conquer策略，是一种强大的问题解决技巧，通过将复杂问题分解为更小的、相似的子问题，再逐个解决并合并结果。它在众多高效算法中占据核心地位，如排序（如快速排序和归并排序）和信号处理（如快速傅立叶变换）。
举个通俗的例子，寻找100枚硬币中重量不同的假币，传统方法可能需要多次比较，而分治法通过不断分割问题（100→33+33+34），每次缩小规模，最终只需5次就能找出假币。这种策略的流程可分解为：划分、递归求解子问题和合并子问题的解。
分治法的运作遵循一个通用模式：在n规模的问题上，先递归地解决规模为n/b的子问题，再合并子问题的解。通过时间复杂度公式，如归并排序，我们能看到其在解决规模问题上的效率。分治法适用于问题规模缩小后易于处理，且子问题独立且无重叠的场景。
例如，归并排序是分治法的经典应用，其将排序问题分解为多个子问题，通过递归解决并合并结果。在汉诺塔问题中，通过分治法，将大问题分解为小规模的子问题，再逐层递归解决，最终找到最优解。
总之，分治法是一种递归解决问题的方法，关键在于找到问题的最小规模解决方案，并构建递归函数处理不同规模的问题。如果你对文章内容有任何疑问，可以联系秦虎老师或相关团队成员进行交流。
‘叁’ 分治算法——汉诺塔问题
一、分治算法概念
“分而治之”，就是把一个复杂的问题分成两个或更多的相同或相似的子问题，再把子问题分成更小的子问题，直到最后子问题可以简单的直接求解，原问题的解即子问题的解的合并。
这个技巧是很多高效算法的基础，如排序算法(快速排序，归并排序)，傅立叶变换(快速傅立叶变换) 。
任何一个可以用计算机求解的问题所需的计算时间都与其规模有关。问题的规模越小，越容易直接求解，解题所需的计算时间也越少。例如，对于n个元素的排序问题，当n=1时，不需任何计算。n=2时，只要作一次比较即可排好序。n=3时只要作3次比较即可，…。而当n较大时，问题就不那么容易处理了。要想直接解决一个规模较大的问题，有时是相当困难的。
二、分治法的设计思想
将一个难以直接解决的大问题，分割成一些规模较小的相同问题，以便各个击破，分而治之。
三、分治策略
对于一个规模为n的问题，若该问题可以容易地解决（比如说规模n较小）则直接解决，否则将其分解为k个规模较小的子问题，这些子问题互相独立且与原问题形式相同，递归地解这些子问题，然后将各子问题的解合并得到原问题的解。这种算法设计策略叫做分治法。
四、分治法实现步骤
①分解：将原问题分解为若干个规模较小，相互独立，与原问题形式相同的子问题；②解决：若子问题规模较小而容易被解决则直接解，否则递归地解各个子问题；③合并：将各个子问题的解合并为原问题的解。
它的一般的算法设计模式如下： Divide-and-Conquer(P) 1. if |P|≤n0 2. then return(ADHOC(P)) 3. 将P分解为较小的子问题 P1 ,P2 ,…,Pk 4. for i←1 to k 5. do yi ← Divide-and-Conquer(Pi) 递归解决Pi 6. T ← MERGE(y1,y2,…,yk) 合并子问题 7. return(T)
五、可使用分治法求解的一些经典问题 （1）二分搜索
（2）大整数乘法
（3）Strassen矩阵乘法
（4）棋盘覆盖
（5）合并排序
（6）快速排序
（7）线性时间选择
（8）最接近点对问题
（9）循环赛日程表
（10）汉诺塔
‘肆’ 程序员都应该精通的六种算法，你会了吗
对于一名优秀的程序员来说，面对一个项目的需求的时候，一定会在脑海里浮现出最适合解决这个问题的方法是什么，选对了算法，就会起到事半功倍的效果，反之，则可能会使程序运行效率低下，还容易出bug。因此，熟悉掌握常用的算法，是对于一个优秀程序员最基本的要求。
那么，常用的算法都有哪些呢？一般来讲，在我们日常工作中涉及到的算法，通常分为以下几个类型：分治、贪心、迭代、枚举、回溯、动态规划。下面我们来一一介绍这几种算法。
一、分治算法
分治算法，顾名思义，是将一个难以直接解决的大问题，分割成一些规模较小的相同问题，以便各个击破，分而治之。
分治算法一般分为三个部分：分解问题、解决问题、合并解。
分治算法适用于那些问题的规模缩小到一定程度就可以解决、并且各子问题之间相互独立，求出来的解可以合并为该问题的解的情况。
典型例子比如求解一个无序数组中的最大值，即可以采用分治算法，示例如下：
def pidAndConquer(arr,leftIndex,rightIndex):
if(rightIndex==leftIndex+1 || rightIndex==leftIndex){
return Math.max(arr[leftIndex],arr[rightIndex]);
}
int mid=(leftIndex+rightIndex)/2;
int leftMax=pidAndConquer(arr,leftIndex,mid);
int rightMax=pidAndConquer(arr,mid,rightIndex);
return Math.max(leftMax,rightMax);
二、贪心算法
贪心算法是指在对问题求解时，总是做出在当前看来是最好的选择。也就是说，不从整体最优上加以考虑，他所做出的仅是在某种意义上的局部最优解。
贪心算法的基本思路是把问题分成若干个子问题，然后对每个子问题求解，得到子问题的局部最优解，最后再把子问题的最优解合并成原问题的一个解。这里要注意一点就是贪心算法得到的不一定是全局最优解。这一缺陷导致了贪心算法的适用范围较少，更大的用途在于平衡算法效率和最终结果应用，类似于：反正就走这么多步，肯定给你一个值，至于是不是最优的，那我就管不了了。就好像去菜市场买几样菜，可以经过反复比价之后再买，或者是看到有卖的不管三七二十一先买了，总之最终结果是菜能买回来，但搞不好多花了几块钱。
典型例子比如部分背包问题：有n个物体，第i个物体的重量为Wi，价值为Vi，在总重量不超过C的情况下让总价值尽量高。每一个物体可以只取走一部分，价值和重量按比例计算。
贪心策略就是，每次都先拿性价比高的，判断不超过C。
三、迭代算法
迭代法也称辗转法，是一种不断用变量的旧值递推新值的过程。迭代算法是用计算机解决问题的一种基本方法，它利用计算机运算速度快、适合做重复性操作的特点，让计算机对一组指令(或一定步骤)进行重复执行，在每次执行这组指令(或这些步骤)时，都从变量的原值推出它的一个新值。最终得到问题的结果。
迭代算法适用于那些每步输入参数变量一定，前值可以作为下一步输入参数的问题。
典型例子比如说，用迭代算法计算斐波那契数列。
四、枚举算法
枚举算法是我们在日常中使用到的最多的一个算法，它的核心思想就是:枚举所有的可能。枚举法的本质就是从所有候选答案中去搜索正确地解。
枚举算法适用于候选答案数量一定的情况。
典型例子包括鸡钱问题，有公鸡5，母鸡3，三小鸡1，求m钱n鸡的所有可能解。可以采用一个三重循环将所有情况枚举出来。代码如下：
五、回溯算法
回溯算法是一个类似枚举的搜索尝试过程，主要是在搜索尝试过程中寻找问题的解，当发现已不满足求解条件时，就“回溯”返回，尝试别的路径。
许多复杂的，规模较大的问题都可以使用回溯法，有“通用解题方法”的美称。
典型例子是8皇后算法。在8 8格的国际象棋上摆放八个皇后，使其不能互相攻击，即任意两个皇后都不能处于同一行、同一列或同一斜线上，问一共有多少种摆法。
回溯法是求解皇后问题最经典的方法。算法的思想在于如果一个皇后选定了位置，那么下一个皇后的位置便被限制住了，下一个皇后需要一直找直到找到安全位置，如果没有找到，那么便要回溯到上一个皇后，那么上一个皇后的位置就要改变，这样一直递归直到所有的情况都被举出。
六、动态规划算法
动态规划过程是：每次决策依赖于当前状态，又随即引起状态的转移。一个决策序列就是在变化的状态中产生出来的，所以，这种多阶段最优化决策解决问题的过程就称为动态规划。
动态规划算法适用于当某阶段状态给定以后，在这阶段以后的过程的发展不受这段以前各段状态的影响，即无后效性的问题。
典型例子比如说背包问题，给定背包容量及物品重量和价值，要求背包装的物品价值最大。