Изменения

Перейти к: навигация, поиск

Meet-in-the-middle

62 байта убрано, 16:57, 17 декабря 2012
Нет описания правки
|definition=
'''Meet-in-the-middle''' (Встреча в середине) — это метод решения уравнения вида <tex> f({x}) = g({y}) </tex>, где <tex> x \in {X} </tex> и <tex> y \in {Y} </tex>, который работает за время <tex> {O((X + Y)\log{X}})</tex>.}}
'''Meet-in-the-middle''' разбивает задачу пополам и решает всю задачу через частичный расчет половинок. Он работает следующим образом : переберем все возможные значения <tex> {x} </tex> и запишем пару значений <tex> ({x},{f({x})}) </tex> в массив, который мы отсортируем по второму элементу (значению функции). Затем будем перебирать всевозможные значения <tex> {y} </tex>, для каждого из них будем вычислять <tex> f({y}) </tex>, которое мы будем искать в нашем отсортированном массиве. Таким образом, время работы нашего алгоритма составляет <tex> {O(X\log{X})} </tex> на сортировку, и <tex> {O(Y\log{Y})} </tex> на двоичный поиск, что дает в сумме <tex>{O((X + Y)\log{X}})</tex>.
== Задача о нахождение четырех чисел с суммой равной нулю ==
=== Реализация ===
// sum - массив сумм a + b, cnt - счетчик массива sum
'''findsum()''' sum <tex>\leftarrow \emptyset </tex>() '''for''' a = 0 .. N - 1 '''for''' b = 0 .. N - 1 sum[cnt].s <tex>\leftarrow</tex> res = A[a] + B[b] sum[cnt].a <tex>\leftarrow</tex> = a sum[cnt].b <tex>\leftarrow</tex> = b
cnt++
// сортируем sum по полю res
'''sort'''(sum)
'''for''' c = 0 .. N - 1 '''for''' d = 0 .. N - 1
'''if''' сумма -(A[c] + A[d]) есть в массив sum
index <tex> \leftarrow </tex> = индекс суммы -(A[c] + A[d])
'''return''' (sum[index].a, sum[index].b, A[c], A[d])
'''return''' "No solution"
== Задача о рюкзаке ==
Классической задачей является задача о наиболее эффективной упаковке рюкзака. Каждый предмет характеризуется весом (<tex> {w_{i} \le 10^{9}} </tex> ) и ценностью (<tex>{cost_{i} \le 10^{9}} </tex>). В рюкзак, ограниченный по весу, необходимо набрать вещей с максимальной суммарной стоимостью. Для ее решения изначальное множество вещей N разбивается на два равных(или примерно равных) подмножества, для которых за приемлемое время, можно перебрать все варианты и подсчитать суммарный вес и стоимость, а затем для каждого из них найти группу вещей из первого подмножества с максимальной стоимостью, укладывающуюся в ограничение по весу рюкзака. Сложность алгоритма <tex>O({2^{N/2}}\times{N})</tex>. Память <tex> O({2^{N/2}})</tex>.
=== Реализация ===
// N - количество всех вещей, w[] - массив весов всех вещей, cost[] - массив стоимостей всех вещей, R - ограничение по весу рюкзака.
'''knapsack()'''
sn <tex> \leftarrow </tex> = N / 2 fn <tex> \leftarrow </tex> = N - sn; '''for''' mask = 0 .. 2 ** sn - 1
'''for''' j = 0 .. sn
'''if''' j-ый бит mask = 1
first[i].w += w[j];
first[i].c += cost[j];
// сортируем first по весу
'''sort'''(first);
'''for''' i = 0 .. 2 ** sn - 1
удалим множество с индексом i из массива first
'''for''' mask = 0 .. 2 ** fn - 1 '''for''' j = 0 .. fn
'''if''' j-ый бит mask = 1
curw += w[j + sn];
curcost += cost[j + sn];
В index = позиция, найденная бинарным поиском в массиве first бинарным поиском находим подмножество, подмножества с максимальным весом, который не превышает превыщающим R - curwcurv
'''if''' (first[index].w <= R - curw && first[index].c + curcost > ans)
ans = first[index].c + curcost
== Задача о нахождении кратчайшего расстояния между двумя вершинами в графе ==
[[Файл:bfs.png|600px|thumb|right|Нахождение кратчайшего расстояния между двумя вершинами]]
Еще одна задача, решаемая '''Meet-in-the-middle''' — это нахождение кратчайшего расстояния между двумя вершинами, зная начальное состояние, конечное состояние и то, что длина оптимального пути не превышает '''<tex> N'''</tex>.Стандартным подходом для решения данной задачи, является применение алгоритма [[Обход в ширину|обхода в ширину]]. Пусть из каждого состояния у нас есть '''K''' переходов, тогда бы мы сгенерировали <tex> {K^{nN}} </tex> состояний. Асимптотика данного решения составила бы <tex> {O({K^{nN}})} </tex>. '''Meet-in-the-middle''' помогает снизить асимптотику до <tex> {O({K^{nN/2}})} </tex>. <br>
=== Алгоритм решения ===
1. Сгенерируем '''bfs'''-ом все состояния, доступные из начала и конца за <tex> {nN/2} </tex> или меньше ходов.
2. Найдем состояния, которые достижимы из начала и из конца.
Таким образом, '''bfs-ом''' из двух концов, мы сгенерируем максимум <tex> {O({K^{nN/2}})} </tex> состояний.
== См. также ==

Навигация