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算法

时间:2023-05-17 20:27:26浏览次数:43  
标签:arr temp int ++ 算法 && dp

算法

1 排序

1.1 直接插入排序

代码:

void insertSort(int arr[], int n) {
    int temp, j;
    for (int i = 1; i < n; i++) {
        temp = arr[i];
        
        j = i - 1;
        while (j >= 0 && temp < arr[j]) {
            arr[j + 1] = arr[j];
            j--;
        }
        arr[j + 1] = temp;
    }
}

1.2 简单选择排序

代码:

void selectSort(int arr[], int n) {
    int k, temp;  // 最小值在数组中下标
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        k = i;
        for (int j = i + 1; j < n; j++)
            if (arr[k] > arr[j])
                k = j;
        temp = arr[i];
        arr[i] = arr[k];
        arr[k] = temp;
    }
}

1.3 冒泡排序

步骤:

  1. 比较相邻的元素。如果第一个比第二个大,就交换他们两个。
  2. 对每一对相邻元素做同样的工作,执行完毕后,找到第一个最大值。
  3. 重复以上的步骤,每次比较次数-1,直到不需要比较

代码:

void bubleSort(int arr[], int n) {
    int flag, temp;
    for (int i = n - 1; i >= 1; i--) {
        flag = 0;
        for (int j = 1; j <= i; i++) {
            if (arr[j - 1] > arr[j]) {
                temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j - 1];
                arr[j - 1] = temp;
                
                flag = 1;
            }
        }
        if (flag == 0) return;
    }
}

1.4 希尔排序

void shellSort(int arr[], int n) {
    int temp;
    for (int gap = n / 2; gap > 0; gap /= 2) {
        for (int i = gap; i < n; i++) {
            temp = arr[i];
            int j;
            for (j = i; j >= gap && arr[j - gap] > temp; j -= gap)
                arr[j] = arr[j - gap];
            arr[j] = temp;
        }
    }
}

1.5 快速排序

void quickSort(int arr[], int low, int high) {
    int temp;
    int i = low, j = high;
    if (low < high) {
        temp = arr[low];
        while (i < j) {
            while (j > i && arr[i] >= temp) j--;
            if (i < j) {
                arr[i] = arr[j];
                i++;
            }
            while (i < j && arr[i] < temp) i++;
            if (i < j) {
                arr[i] = arr[j];
                j--;
            }
        }
        arr[i] = temp;
        quickSort(arr, low, i - 1);
        quickSort(arr, i + 1, high);
    }
}

2 搜索

2.1 深度优先搜索(DFS)

2.1.1 回溯算法模板

void backtracking(参数) {
    if (终止条件) {
        存放结果;
        return;
    }

    for (选择:本层集合中元素(树中节点孩子的数量就是集合的大小)) {
        处理节点;
        backtracking(路径,选择列表);  // 递归
        回溯,撤销处理结果
    }
}

2.1.2 走迷宫(DFS)

题目描述:一天Extense在森林里探险的时候不小心走入了一个迷宫,迷宫可以看成是由n*n的格点组成,每个格点只有2种状态,.和#,前者表示可以通行后者表示不能通行。同时当Extense处在某个格点时,他只能移动到东南西北(或者说上下左右)四个方向之一的相邻格点上,Extense想要从点A走到点B,问在不走出迷宫的情况下能不能到。如果起点或者终点有一个不能通行(为#),则看成无法办到。

输入格式:第1行是一个正整数n(1<=n<=100),表示迷宫的规模是n*n的。接下来是一个n*n的矩阵,矩阵中的元素为 . 或者 # 。再接下来一行是4个整数ha,la,hb,lb,描述A处在第ha行,第la列,B处在第hb行,第lb列。注意到ha,la,hb,lb全部是从0开始计数的。

输出格式:能办到则输出“YES”,否则输出“NO”。

样例输入:

3
. # #
. # #
. . .
0 0 2 2

样例输出:

YES

代码:

#include <bits/stdc++.h> 
using namespace std;

char mp[100][100];  // 存储迷宫地区
bool vis[100][100] = {false};  // 记录是否走过,初始为false,走过记为true
int dir[4][2] = {{-1, 0}, {0, -1}, {1, 0}, {0, 1}};  // 方向数组 
int n, sx, sy, ex, ey; // 地图尺寸,起点、终点坐标 
bool f = false;

// 判断坐标在不在地图范围内
bool in(int x, int y) {
	return x >= 0 && x < n && y >= 0 && y < n;
} 

// 走迷宫dfs递归函数
void dfs(int x, int y) {
	// 若到达终点,退出 
	if (x == ex && y == ey) {
		f = true;
		return;
	}
	for (int i = 0; i < 4; i++) {
        int tx = x + dir[i][0];
        int ty = y + dir[i][1];
    	// 条件为:在地图内,路未走过,路可以走
		// 必须先判断在不在地图内,不然vis[tx][ty]可能会发生数组越界
		if (in(tx, ty) && mp[tx][ty] != '#' && !vis[tx][ty]) {
			vis[x][y] = true;
			dfs(tx, ty);
			vis[x][y] = false;
		}
	}
}

int main()
{
	// 输入地图尺寸 
	cin >> n;
	
	// 输入迷宫地图 
	for (int i = 0; i < n; i++) {
		for (int j = 0; j < n; j++) {
			cin >> mp[i][j];
		}
	}
	
	// 输入起点、终点坐标
	cin >> sx >> sy >> ex >> ey;
	
	// 若起点或终点为 # ,则输出no
	if (mp[sx][sy] == '#' || mp[ex][ey] == '#') {
		cout << "NO" << endl;
	} else {
		// 搜索,走迷宫
		dfs(sx, sy);
		// 判断是否到达
		if (f == true) {
			cout << "YES" << endl;
		} else {
			cout << "NO" << endl;
		}
	}
		
	return 0;
}

2.1.3 中国象棋(马)

题目描述:中国象棋博大精深,其中马的规则最为复杂,也是最难操控的一颗棋子。我们都知道象棋中马走“日“,比如在(2,4)位置的一个马,跳一步能到达的位置有(0,3),(0,5),(1,2),(1,6),(3,2),(3,6),(4,3),(4,5)。

1

蒜头君正在和花椰妹下棋,蒜头君正在进行战略布局,他需要把在(x,y)位置的马跳到(x',y')位置以达到威慑的目的。
但是棋盘大小有限制,棋盘是一个10×9的网格,左上角坐标为(0,0),右下角坐标为(9,8),马不能走出棋盘,并且有些地方已经有了棋子,马也不能跳到有棋子的点。

蒜头君想知道,在不移动其他棋子的情况下,能否完成他的战略目标。

输入格式:

输入一共10行,每行一个长度为9的字符串。输入表示这个棋盘,我们用 '·' 表示空位置,用'#'表示该位置有棋子,用·S'表示初始的马的位置,用'T'表示马需要跳到的位置。输入保证一定只存在一个'S'和一个'T'。

输出格式:

如果在不移动其他棋子的情况下,马能从'S'跳到'T',那么输出一行"Yes”,否则输出一行"No”。

样例输入:

.#....#S#
..#.#.#..
..##.#..#
......##.
...T.....
...#.#...
...#.....
...###...
.........
.##......

样例输出:

Yes

代码:

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

string s[10];  // 存储棋盘 
bool f = false;  // 是否抵达终点 
bool vis[10][9];  // 是否走过
int dir[8][2] = {{2, 1}, {1, 2}, {-1, 2}, {-2, 1}, {-2, -1}, {-1, -2}, {1, -2}, {2, -1}}; 

// 判断在棋盘内
bool in(int x, int y) {
	return x >=0 && x < 10 && y >= 0 && y < 9;
} 

void backtrack(int x, int y) {
	vis[x][y] = true;
	if (f == true) {
		return;
	}
	if (s[x][y] == 'T') {
		f = true;
		return;
	}
	for (int i = 0; i < 8; i++) {
		int tx = x + dir[i][0];
		int ty = y + dir[i][1];
		if (in(tx, ty) && s[tx][ty] != '#' && !vis[tx][ty]) {
			backtrack(tx, ty);
		}
	}
}


int main() {
	int sx, sy;  // 起点坐标 
	// 输入棋盘 
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
		cin >> s[i];
	}
	// 初始化vis
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
		for (int j = 0; j < 9; j++) {
			vis[i][j] = false;
		}
	} 
	// 找起点坐标
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
		for (int j = 0; j < 9; j++) {
			if (s[i][j] == 'S') {
				sx = i;
				sy = j;
			}
		}
	} 
	backtrack(ex, ey);
	// 输出答案 
	if (f == true) {
		cout << "Yes" << endl;
	} else {
		cout << "No" << endl;
	}
		
	return 0;
}

2.1.4 从n个数中选k个数之和为sum

题目描述:

从n个数中选k个数之和为sum,共有ans种

样例输入:

5 3 9
1 2 3 4 5

样例输出:

2

代码:

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

// 从n个数中选k个数之和为sum,共有ans种 
int n, k, sum, ans = 0; 
int a[40];

// i:第几个数,cnt:选了几个数,s:总和 
void dfs(int i, int cnt, int s) {
	if (i == n) {
		if (cnt == k && s == sum) {
			ans++;
		}
		return;
	}
	// 不选 
	dfs(i + 1, cnt, s);
	// 选 
	dfs(i + 1, cnt + 1, s + a[i]);  // 这里必须写cnt+1或者++cnt,不能写cnt++ 
}

int main() {
	cin >> n >> k >> sum;
	for (int i = 0; i < n; i++) {
		cin >> a[i];
	}
	dfs(0, 0, 0);
	cout << ans << endl;
	
	
	return 0;
}

2.2 广度优先搜索(BFS)

  • 一般是求最短路径问题

2.2.1 广度优先搜索模板

void bfs(起始点) {
    将起始点放入队列中;
    标记起点访问;
    while(如果队列不为空) {
        访问队列中队首元素x;
        删除队首元素;
        for (x 所有相邻点) {
            if (该点未被访问过且合法) {
                将该点加入队列末尾;
            }
        }
    }
    队列为空,广搜结束;
}

2.2.2 走迷宫(BFS)

#include <bits/stdc++.h> 
using namespace std;

char mp[100][100];  // 存储迷宫地区
bool vis[100][100] = {false};  // 记录是否走过,初始为false,走过记为true
int dir[4][2] = {{-1, 0}, {0, -1}, {1, 0}, {0, 1}};  // 方向数组 
int n, sx, sy, ex, ey; // 地图尺寸,起点、终点坐标
bool f = false;

// 迷宫结点结构体 
struct Node {
    int x, y, step;
    Node(int x, int y, int step) {
        this->x = x;
        this->y = y;
        this->step = step;
    }
};

// 判断坐标在不在地图范围内
bool in(int x, int y) {
    return x >= 0 && x < n && y >= 0 && y < n; 
}

// 走迷宫bfs函数
void bfs() {
    queue<Node> q;
    // 起点加入队列 
    q.push(Node(sx, sy, 0));
    // 标记起点访问 
    vis[sx][sy] = true;

    while (!q.empty()) {
        // 访问队列中队首元素now
        Node now = q.front();
        // 删除队首元素
        q.pop();

        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            int tx = now.x + dir[i][0];
            int ty = now.y + dir[i][1];
            // 该点未被访问过且合法
            if (in(tx, ty) && mp[tx][ty] != '#' && !vis[tx][ty]) {
                // 若到终点 
                if (tx == ex && ty == ey) {
                    f = true;
					return;
                } else {
                    // 将该点加入队列末尾
                    q.push(Node(tx, ty, now.step + 1));
                    vis[tx][ty] = true;
                }
            }
        }
    }
}

int main()
{
    // 输入地图尺寸 
    cin >> n;

    // 输入迷宫地图 
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        for (int j = 0; j < n; j++) {
            cin >> mp[i][j];
        }
    }

    // 输入起点、终点坐标
    cin >> sx >> sy >> ex >> ey;

    // 若起点或终点为 # ,则输出no
    if (mp[sx][sy] == '#' || mp[ex][ey] == '#') {
        cout << "NO" << endl;
    } else {
    	bfs(); 
        // 判断是否到达
        if (f == true) {
            cout << "YES" << endl;
        } else {
            cout << "NO" << endl;
        }
    }

    return 0;
}

3 动态规划

3.1 动态规划解题步骤

  1. 确定dp数组(dp table)以及下标的含义
  2. 确定递推公式
  3. dp数组如何初始化
  4. 确定遍历顺序
  5. 举例推导dp数组

3.2 01背包

题目描述:

有n件物品和一个最多能背重量为 w 的背包。第i件物品的重量是weight[i],得到的价值是value[i] 。每件物品只能用一次,求解将哪些物品装入背包里物品价值总和最大。

输入格式:

第一行输入n件商品,和背包容量b。

第二行开始,输入n行数据,第n行代表商品编号为n-2的商品信息,一行的第一个数据是商品重量w,第二个数据是商品价值v。

输出格式:

打印背包里最大的物品价值总和。

样例输入:

3 4
1 15
3 20
4 30

样例输出:

35

思路:

参考:代码随想录 - 01背包

  1. 确定dp数组(dp table)以及下标的含义:i:商品编号,j:背包容量,dp[i][j]:从编号 0 - i 的商品中任意取,再放进容量为 j 的背包中的最大价值。

  2. 确定递推公式:

    • 不放商品 i :dp[i][j] = dp[i - 1][j],第 i 个商品若不放,则0 - i 中任取与 0 - i - 1一样。

    • 放商品 i :dp[i][j] = dp[i - 1][j - weight[i]] + value[i],现确定放商品 i ,所以要加上value[i],然后还要加上上一状态,上一状态要除去商品 i ,要在 0 - i - 1 中任取,背包容量也要减去商品 i 的重量,即dp[i - 1][j - weight[i]] + value[i]。

      所以递推公式: dp[i][j] = max(dp[i - 1][j], dp[i - 1][j - weight[i]] + value[i]);

  3. dp数组如何初始化:

    • 初始化由递推公式确定,因为递推公式中有 i - 1 ,所以第一行需要初始化。然后,递推公式中有 j - weight[i] ,j 必须 >= weight[i] 时,才能放进背包,即 j - weight[i] >= 0 ,所以 j < weight[0] 的列需要初始化。
    • 如果背包容量 j < weight[0] 的话,无论是选取哪些物品,背包价值总和一定为0,所以 j < weight[0] 的列初始化为0 。
    • 第一行,dp[0][j],即:i 为 0 ,存放编号0的物品的时候,各个容量的背包所能存放的最大价值。那么很明显当 j < weight[0]的时候,dp[0][j] 应该是 0,因为背包容量比编号0的物品重量还小。当j >= weight[0]时,dp[0][j] 应该是value[0],因为背包容量放足够放编号0物品。
  4. 确定遍历顺序:先遍历商品还是背包都可以。

  5. 举例推导dp数组

代码:

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

const int MAX = 100;


int n, b;  // n:商品种类数量,b:背包容量 
int weight[MAX] = {0}, value[MAX] = {0};  // weight:商品重量,value:商品价值 
vector<vector<int> > dp(MAX, vector<int>(MAX, 0));  //dp数组,表示最大价值 

void test_01bag() {
	// 初始化
	for (int j = weight[0]; j <= b; j++) {
		dp[0][j] = value[0];
	} 
	
	// 遍历
	for (int i = 1; i < n; i++) {  // 遍历商品 
		for (int j = weight[0]; j <= b; j++) {  // 遍历背包容量
			if (j < weight[i]) {
				dp[i][j] = dp[i - 1][j];
			} else {
				dp[i][j] = max(dp[i - 1][j], dp[i - 1][j - weight[i]] + value[i]);
			}
		}
	}
}

int main() {
    // 数据输入 
	cin >> n >> b;
    
    for (int i = 0; i < n; i++) {
    	cin >> weight[i] >> value[i];
	}
	// 填dp数组
	test_01bag();
    
	// 打印答案
	cout << dp[n - 1][b] << endl; 

    return 0;
}

4 数论

4.1 最大公约数(gcd)和最小公倍数(lcm)

先使用辗转相除法求出gcd,再利用性质:\(lcm(a, b) = \frac{ab}{gcd(a, b)}\),求出lcm

代码:

#include <iostream>
#include<algorithm>

using namespace std;

// 欧几里得算法,辗转相除法 
int gcd(int a, int b) {
	if (b == 0) {
		return a;
	}
	return gcd(b, a % b);
} 

int main() {
	int n, m;
	cin >> n >> m;
	
	int GCD1 = gcd(n, m);
	cout << GCD1 << endl;  // 最大公约数
	cout << n / GCD1 * m << endl;  // 最小公倍数,这里先除再乘,避免n×m可能过大
	
	// 使用c++的algorithm库函数__gcd(),返回值为最大公约数 
	int GCD2 = __gcd(n, m);
	cout << GCD2 << endl;  // 最大公约数
	cout << n / GCD2 * m << endl;  // 最小公倍数
	
	return 0;
} 

4.2 质数筛选

  • 判断质数函数
// 判断质数
bool is_prime(int n)
{
    if (n <= 1) {
        return false;
    }
    if (n == 2) {
        return true;
    }
    for (int i = 2; i * i <= n; i++) {
        if (n % i == 0) {
            return false;
        }
    }
    return true;
}
  • 质数筛选(打印1~100质数)
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    bool is_prime[105];
    // 先全部初始化为true
    for (int i = 2; i <= 100; i++) {
        is_prime[i] = true;
    }

    // 遍历2~10,其倍数记为false 
    for (int i = 2; i * i <= 100; i++) {
        if (is_prime[i] == true) {
            for (int j = i * i; j <= 100; j += i) {
                is_prime[j] = false;
            }
        }
    }
    // 打印结果 
    for (int i = 2; i <= 100; i++) {
        if (is_prime[i] == true) {
            cout << i << " ";
        }
    }

    return 0;
}

4.3 全排列

#include <bits/stdc++.h> 
using namespace std;


int a[3] = {1, 2, 3};
int n = 3;

void fullPermutation(int array[], int left, int right) {
    if (left == right) {
        for (int i = 0; i < n; i++) {
        	cout << array[i] << " ";
		}
        cout << endl;
    	
		return;
    }
    
    for (int i = left; i <= right; i++) {
        swap(array[i], array[left]);
        fullPermutation(array, left + 1, right);
        swap(array[i], array[left]);
    }
    
}


int main() {
	
	fullPermutation(a, 0, n - 1);
	
	
	return 0;
}

4.4 快速幂

题目描述:

求 \(a^b\%c\) 的值。其中 \(a,b,c\) 是整数,且 \(0 < a,c < 10^9, 0 < b < 10^{18}\) 。

代码:

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;


long long fast_power(long long a, long long b, long long c) {
	long long ans = 1;
	a %= c;
	while (b) {
		if (b & 1) {  // b % 2 == 1, 奇数 
			ans = (ans * a) % c;
		}
		a = (a * a) % c;
		b >>= 1;  // b /= 2 
	}
	return ans;
}

int main() {
    
    cout << fast_power(2, 5, 7) << endl;  // 2^5 % 7 = 4
	
    
    return 0;
}

4.5 质因数分解

题目链接: 蓝桥杯2022年第十三届省赛真题-质因数个数

题目描述:

给定正整数 n,请问有多少个质数是 n 的约数。

输入格式:

输入的第一行包含一个整数 n。

输出格式:

输出一个整数,表示 n 的质数约数个数。

样例输入:

396

样例输出:

3

提示:

396 有 2, 3, 11 三个质数约数。

对于 30% 的评测用例,1 ≤ n ≤ 10000。

对于 60% 的评测用例,1 ≤ n ≤ 109。

对于所有评测用例,1 ≤ n ≤ 1016。

思路:

对于任意一个正整数 ,可以将它分解成n个质因子的乘积

例如:

36=2*2*2*3*3

20=2*2*5

由此定理可以发现,对于正整数来说,它的任意一个因数都是它质因数的乘积,所有因数即是它质因数乘积的各种组合,由此可以快速的分解出一个数的所有因数

代码:

#include<iostream>
#include<cmath>

using namespace std;

typedef long long LL;

LL n;
LL cnt = 0;

int main() {
	cin >> n;
	
	if (n == 1) {
		cout << 0 << endl;
		return 0;
	}
	
	LL i; 
	for (i = 2; i <= sqrt(n) && n > 1; i++) {
		if (n % i == 0) cnt++;
		while (n % i == 0) {  // 去掉那些相同的质因子i 
			n /= i;
		}
	}
	
	if (i > 1) cnt++;  // 如果最后剩下的大于1,就加上余下的那个质因子 
	
	cout << cnt << endl;
	
	return 0; 
}

标签:arr,temp,int,++,算法,&&,dp
From: https://www.cnblogs.com/xiufanivan/p/17410027.html

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