如何理解分治范式中a≥1及子问题大小为n/b的设定?
关于分治范式两个疑问的解答
疑问1:a=1时拆分出的子问题是不是原问题?
当然不是。这里的关键是b>1,所以n/b一定小于n,子问题的规模是严格缩小的。a=1的意思是每次拆分后,只需要处理其中1个规模为n/b的子问题,而非所有拆分出的子问题。
举个最典型的例子:二分查找。原问题是在n个元素的有序数组中找目标值,我们把数组拆成左右两个各n/2规模的部分(b=2),然后根据目标值和中间元素的大小关系,只需要处理其中1个部分(a=1)。这时候子问题的规模是n/2,明显比原问题小,完全不是同一个问题。
这种a=1的分治也常被称为「减治法」,核心是通过每次缩小问题规模来逐步逼近解,和拆分成多个子问题并行处理的经典分治(比如归并排序a=2)只是处理方式不同,本质都符合分治范式的定义。
疑问2:为什么子问题大小是n/b而非n/a?
这是因为a和b描述的是分治过程中两个独立的维度:
- b是问题拆分的比例:表示把原问题拆成规模为原问题1/b大小的若干份(比如b=2就是拆成两半,b=3就是拆成三等份)。
- a是需要处理的子问题数量:表示拆分后,我们需要递归求解其中a份,而非所有拆分出的子问题。
如果强行用n/a来表示子问题大小,就默认了「拆成a个等规模子问题且全部处理」,但分治的场景远不止这种情况:
- 比如有些问题会把原问题拆成3份(b=3),但只需要处理其中2份(a=2),这时候子问题大小是n/3,而非n/2。
- 再比如二分查找,拆成2份(b=2),只处理1份(a=1),子问题大小是n/2,而非n/1。
用n/b的定义可以更灵活地覆盖所有分治场景,不管是处理全部子问题还是部分子问题,都能准确描述子问题的规模。
内容的提问来源于stack exchange,提问作者PkDrew
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