算法设计与分析排列树递归推算
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排列计算方法范文排列是数学中的一种组合方法,指的是从一组元素中选取出一部分元素进行排列。
排列的计算方法包括全排列和部分排列。
一、全排列全排列是将一组元素的所有可能的排列情况都列举出来。
比如,对于元素集合{1,2,3},全排列的结果为{1,2,3}、{1,3,2}、{2,1,3}、{2,3,1}、{3,1,2}、{3,2,1}。
下面介绍几种计算全排列的方法。
1.递归法递归法是一种常用的计算全排列的方法。
具体步骤如下:(1)选取第一个元素作为排列的开头;(2)将剩下的元素进行全排列;(3)将第一个元素与后面所有元素进行交换,并重复第(2)和第(3)步,直到最后一个元素;(4)输出排列结果。
2.字典序法字典序法是通过字典序的规律来计算全排列的方法。
具体步骤如下:(1)对于给定的一组元素,从右往左找到第一个左边小于右边的元素,记为a[i];(2)在a[i]的右边找到最小的比a[i]大的元素,记为a[j];(3)交换a[i]和a[j],并将a[i]右边的元素按照递增顺序排列;(4)输出排列结果。
二、部分排列部分排列是从一组元素中选取出一部分元素进行排列。
部分排列的计算方法主要有以下几种。
1.当选取的元素个数与原来元素个数相同时,部分排列就等同于全排列,采用全排列的计算方法即可。
2.当选取的元素个数小于原来的元素个数时。
假设一组元素有n个,选取r个进行排列。
计算部分排列的方法可以利用全排列的计算方法。
3.当选取的元素个数大于原来的元素个数时,部分排列的计算方法较为复杂,需要进行组合运算。
假设一组元素有n个,选取r个进行排列。
计算部分排列的方法如下:(1)从n个元素中选取r个元素进行排列,共有P(n,r)个结果;(2)从n个元素中选取r-1个元素进行排列,共有P(n,r-1)个结果;(3)将第(1)步和第(2)步的结果相减,即P(n,r)-P(n,r-1)。
总结:排列是一种组合方法,全排列是将一组元素的所有可能的排列情况进行列举;部分排列是从一组元素中选取出一部分元素进行排列。
多个数组排列组合求结果算法一、概述在日常生活和工作中,经常会遇到需要进行多个数组的排列组合,求得结果的问题。
比如排列组合考试成绩,排列组合商品价格等。
掌握多个数组排列组合求结果的算法非常重要。
二、问题描述假设有三个数组A、B、C,每个数组中分别有若干个元素。
现在需要对这三个数组进行排列组合,求得结果。
三、算法思路为了求解多个数组的排列组合,可以采用递归的方法。
具体步骤如下:1. 定义一个递归函数,函数的参数包括当前已经选择的元素、数组的下标、以及用来存放结果的容器。
2. 在递归函数中进行遍历数组的操作,每次选择一个数组中的元素,然后递归调用自身,直到所有数组的元素都被选择完毕。
3. 在递归函数的基准情况中,将当前已选择的元素加入结果容器中,并返回。
四、代码实现下面是一个Python语言实现多个数组排列组合求结果的算法示例。
```pythondefbination(arrays, index, path, res):if index == len(arrays):res.append(path[:])returnfor i in range(len(arrays[index])):path.append(arrays[index][i])bination(arrays, index + 1, path, res)path.pop()A = [1, 2, 3]B = [4, 5]C = [6, 7, 8]arrays = [A, B, C]res = []combination(arrays, 0, [], res)print(res)```五、算法分析上述算法使用了递归的思想,通过遍历多个数组的元素,并且进行排列组合,最终得到所求结果。
算法的时间复杂度为O(n^m),其中n为数组的个数,m为数组中元素的平均个数。
算法的空间复杂度为O(n)。
六、实例分析假设数组A、B、C分别为[1, 2, 3]、[4, 5]、[6, 7, 8],则经过排列组合后的结果如下:[[1, 4, 6], [1, 4, 7], [1, 4, 8], [1, 5, 6], [1, 5, 7], [1, 5, 8], [2, 4, 6], [2, 4, 7], [2, 4, 8], [2, 5, 6], [2, 5, 7], [2, 5, 8], [3, 4, 6], [3, 4, 7], [3, 4, 8], [3, 5, 6], [3, 5, 7], [3, 5, 8]]七、总结本文介绍了多个数组排列组合求结果的算法,通过递归的方式实现了对多个数组进行排列组合。
《递归算法的实现》教学设计《递归算法的实现》教学设计(精选5篇)作为一位杰出的老师,就难以避免地要准备教学设计,借助教学设计可以提高教学效率和教学质量。
写教学设计需要注意哪些格式呢?下面是小编为大家整理的《递归算法的实现》教学设计,仅供参考,欢迎大家阅读。
《递归算法的实现》教学设计1一、教材分析“算法的程序实现”是高中信息技术教育科学出版社《算法与程序设计》选修模块第三单元的内容,本节课是“递归算法的程序实现”,前面学习了用解析法解决问题、穷举法解决问题、在数组中查找数据、对数进行排序以及本节的前一小节知识点“什么是自定义函数”的学习,在学习自定义函数的基础上,学习递归算法的程序实现是自定义函数的具体应用,培养学生“自顶向下”、“逐步求精”的意识起着重要的作用。
二、学情分析教学对象是高中二年级学生,前面学习了程序设计的各种结构,在学习程序设计各种结构的应用过程中,培养了用计算机编程解决现实中的问题,特别的学习循环语句的过程中,应用了大量的循环结构进行“递推”算法。
前一节课学习了如何自定义函数,在此基础上学习深入学习和体会自定义函数的应用。
以递推算法的逆向思维进行求解问题,在学习过程中体会递归算法的思想过程。
多维度的思考问题和解决问题是提高学生的学习兴趣关键。
三、教学三维目标知识与技能:1、理解什么是递归算法,学生用递归算法的思想分析问题2、能够应用自定义函数方法实现递归算法的编程过程与方法:学生参与讨论,通过思考、动手操作,体验递归算法的方法情感态度与价值:结合数学中的实例,激发学生的数学建模的意识,培养学生多维度的思考问题和解决问题。
四、教学重点与难点重点:理解什么是递归算法,学生用递归算法的思想分析问题应用自定义函数方法实现递归算法的编程难点:应用自定义函数方法实现递归算法的编程五、教学策略教递归算法的实现思想是比较抽象,比较理论化的教学内容。
本着培养学生的发现问题、分析问题、解决问题的意识与能力入手。
《计算机算法设计与分析》课程设计用分治法解决快速排序问题及用动态规划法解决最优二叉搜索树问题及用回溯法解决图的着色问题一、课程设计目的:《计算机算法设计与分析》这门课程是一门实践性非常强的课程,要求我们能够将所学的算法应用到实际中,灵活解决实际问题。
通过这次课程设计,能够培养我们独立思考、综合分析与动手的能力,并能加深对课堂所学理论和概念的理解,可以训练我们算法设计的思维和培养算法的分析能力。
二、课程设计内容:1、分治法:(2)快速排序;2、动态规划:(4)最优二叉搜索树;3、回溯法:(2)图的着色。
三、概要设计:分治法—快速排序:分治法的基本思想是将一个规模为n的问题分解为k个规模较小的子问题,这些子问题互相独立且与原问题相同。
递归地解这些子问题,然后将各个子问题的解合并得到原问题的解。
分治法的条件:(1) 该问题的规模缩小到一定的程度就可以容易地解决;(2) 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;(3) 利用该问题分解出的子问题的解可以合并为该问题的解;(4) 该问题所分解出的各个子问题是相互独立的,即子问题之间不包含公共的子子问题。
抽象的讲,分治法有两个重要步骤:(1)将问题拆开;(2)将答案合并;动态规划—最优二叉搜索树:动态规划的基本思想是将问题分解为若干个小问题,解子问题,然后从子问题得到原问题的解。
设计动态规划法的步骤:(1)找出最优解的性质,并刻画其结构特征;(2)递归地定义最优值(写出动态规划方程);(3)以自底向上的方式计算出最优值;(4)根据计算最优值时得到的信息,构造一个最优解。
●回溯法—图的着色回溯法的基本思想是确定了解空间的组织结构后,回溯法就是从开始节点(根结点)出发,以深度优先的方式搜索整个解空间。
这个开始节点就成为一个活结点,同时也成为当前的扩展结点。
在当前的扩展结点处,搜索向纵深方向移至一个新结点。
这个新结点就成为一个新的或节点,并成为当前扩展结点。
c语言递归实现全排列在计算机科学中,递归是一种常见的编程技巧,指程序在执行过程中调用自身的过程。
递归的优点是能够简洁地表达某些算法,缺点是增加了程序的内存消耗和执行时间。
全排列是一种经典的计算问题,即把给定的一组数全排列。
一、基本概念1.1 全排列全排列是一种组合数学上非常重要的概念,是一组数的所有可能的排列的总和。
例如,1、2、3三个数的全排列是:123、132、213、231、312、321。
n个不同元素的全排列个数为n的阶乘n!。
1.2 递归递归是一种程序设计或算法设计的方法,可以让一个函数调用自身。
递归通常特别简洁,但对内存产生较高负荷。
递归算法可以递归计算任何递归可定义的函数。
递归算法通常由两个部分组成:基线条件和递归条件。
如果递归条件得到基线条件,则停止递归并返回结果。
二、算法实现n个元素的全排列可以看作是把第一个元素与所有元素交换,得到n个排列中以第一个元素开头的排列。
然后递归求剩余的n-1个元素的排列后,再将它们插入到上一步求得的排列中,就得到了所有元素的全排列。
以n=3为例,其全排列为 (1,2,3),(1,3,2),(2,1,3),(2,3,1),(3,2,1),(3,1,2)。
比如,我们先固定第一个数是1,然后求剩余的数2,3的排列。
得到的排列有(2,3)和(3,2)。
我们再把1插入到每个排列的所有可能位置,即得到(1,2,3)和(1,3,2)。
同样的,我们再固定第一个数是2和3,分别求剩余的数的排列,再将2和3插入到每个排列的所有可能位置即可。
代码实现如下:#include <stdio.h>#include <stdlib.h>// 递归实现全排列void perm(int list[], int k, int m) {if (k == m) {for (int i = 0; i <= m; i++) {printf("%d", list[i]);}printf("\n");} else {for (int i = k; i <= m; i++) {// 把第i个数交换到第一个位置int temp = list[k];list[k] = list[i];list[i] = temp;// 求剩下元素的排列perm(list, k+1, m);// 把元素交换回来temp = list[k];list[k] = list[i];list[i] = temp;}}}2.2 非递归实现的思路非递归实现的思路是用一个栈来存储未处理的子问题。
分治法1、二分搜索算法是利用(分治策略)实现的算法。
9. 实现循环赛日程表利用的算法是(分治策略)27、Strassen矩阵乘法是利用(分治策略)实现的算法。
34.实现合并排序利用的算法是(分治策略)。
实现大整数的乘法是利用的算法(分治策略)。
17.实现棋盘覆盖算法利用的算法是(分治法)。
29、使用分治法求解不需要满足的条件是(子问题必须是一样的)。
不可以使用分治法求解的是(0/1背包问题)。
动态规划下列不是动态规划算法基本步骤的是(构造最优解)下列是动态规划算法基本要素的是(子问题重叠性质)。
下列算法中通常以自底向上的方式求解最优解的是(动态规划法)备忘录方法是那种算法的变形。
(动态规划法)最长公共子序列算法利用的算法是(动态规划法)。
矩阵连乘问题的算法可由(动态规划算法B)设计实现。
实现最大子段和利用的算法是(动态规划法)。
贪心算法能解决的问题:单源最短路径问题,最小花费生成树问题,背包问题,活动安排问题,不能解决的问题:N皇后问题,0/1背包问题是贪心算法的基本要素的是(贪心选择性质和最优子结构性质)。
回溯法回溯法解旅行售货员问题时的解空间树是(排列树)。
剪枝函数是回溯法中为避免无效搜索采取的策略回溯法的效率不依赖于下列哪些因素(确定解空间的时间)分支限界法最大效益优先是(分支界限法)的一搜索方式。
分支限界法解最大团问题时,活结点表的组织形式是(最大堆)。
分支限界法解旅行售货员问题时,活结点表的组织形式是(最小堆)优先队列式分支限界法选取扩展结点的原则是(结点的优先级)在对问题的解空间树进行搜索的方法中,一个活结点最多有一次机会成为活结点的是( 分支限界法).从活结点表中选择下一个扩展结点的不同方式将导致不同的分支限界法,以下除( 栈式分支限界法)之外都是最常见的方式.(1)队列式(FIFO)分支限界法:按照队列先进先出(FIFO)原则选取下一个节点为扩展节点。
(2)优先队列式分支限界法:按照优先队列中规定的优先级选取优先级最高的节点成为当前扩展节点。
算法设计与分析课程教学大纲课程名称:算法设计与分析英文名称:Algorithm Design and Analysis课程编号:2学时数:48其中实验(实训)学时数:16 课外学时数:0学分数:3适用专业:计算机科学与技术一、课程的性质和任务本课程是计算机科学与技术及相关专业的一门专业课,专业覆盖面较宽(如程序设计等课程)。
是一门训练程序设计基本思想的主要课程。
算法设计与分析是计算机科学的核心问题之一,数据结构主要研究组织大量数据的方法,而算法分析则是对算法运行时间的评估。
本课程的任务是通过对常用的、有代表性的算法的研究,让学生理解并掌握算法设计的基本技术;培养学生分析算法复杂度的初步能力,锻炼其逻辑思维能力和想象力,并使之了解算法理论的发展;鼓励学生运用算法知识解决实际问题,培养他们的独立科研的能力和理论联系实践的能力。
本课程特别提倡学生广泛阅读参考书、独立思考、结合实际问题展开讨论的教学方式,并以此达到教师精讲、学生宽学的目的。
二、课程教学内容的基本要求、重点和难点掌握算法分析与设计中每种方法的基本思想、基本方法和相关应用。
(一)算法及算法的复杂度掌握算法的定义和算法复杂度的计算。
掌握时间、空间渐进分析法。
会解递归方程。
重点:算法复杂性的时空分析。
难点:解递归方程。
(二)贪婪法掌握贪婪法的基本思想。
学习经典的贪婪法:背包问题和计算机网络的最短传输时间。
重点:贪婪法的基本思想,贪婪法的具体应用。
难点:贪婪法的应用。
(三)递归掌握递归的定义、递归调用的内部实现原理及递归程序的阅读的两种方法:模拟系统栈方式和指令流方法。
熟练掌握递归转非递归的方法。
学会递归算法的设计包括:简单0/1背包问题;N阶Hanoi塔问题;棋子移动问题;求N个元素的全排列和自然数分析。
重点:递归算法的内部实现、递归算法的设计。
难点:递归转非递归。
(四)回溯法掌握回溯法的基本思想及回溯法的经典问题:子集和问题;皇后问题;哈密顿回路问题。