本章我們進(jìn)入算法的學(xué)習(xí),我們會通過比較經(jīng)典的例題去講解一些常用的算法思想,常用的算法思想包括:枚舉、遞歸、分治、貪心、試探、動態(tài)迭代和模擬等,本節(jié)我們來學(xué)習(xí)一下枚舉算法。
1. 枚舉思想
枚舉算法我們也稱之為窮舉算法,這種算法就是在解決問題的時(shí)候去使用所有的方式去解決這個(gè)問題,會通過推理去考慮事件發(fā)生的每一種可能,最后得出結(jié)論。
在Python中,我們一般會通過while語句或者if語句去實(shí)現(xiàn)枚舉算法,具體思路如下:
首先分析問題的對象、范圍和判斷條件,然后逐一列出所有滿足條件的解。
枚舉算法的流程圖如下:
先判斷值是否在范圍內(nèi),然后判斷是否符合條件,最后輸出或者取下一個(gè)值,直到結(jié)束,下面通過例題來學(xué)習(xí)一下這種算法思想。
2. 判斷水仙花數(shù)
首先我們來了解一下什么是水仙花數(shù),所謂"水仙花數(shù)"是指一個(gè)三位數(shù),其各位數(shù)字立方和等于該本身。例如:153是一個(gè)水仙花數(shù),因?yàn)?53=1^3+5^3+3^3。
那么這道題的取值范圍即100-999,條件限制為各位數(shù)字的立方和等于該本身,那么我們來看一下代碼:
count = 0 for i in range(100,1000): count += 1 a = int(i / 100) b = int(i / 10 % 10) c = int((i % 10)) if pow(a,3)+pow(b,3)+pow(c,3)==i: print('水仙花數(shù):',i) print('枚舉次數(shù):',count)
輸出結(jié)果為:
水仙花數(shù): 153 水仙花數(shù): 370 水仙花數(shù): 371 水仙花數(shù): 407 枚舉次數(shù): 900
這道題中我們首先規(guī)定了枚舉的數(shù)值范圍為100-999,然后再通過判斷數(shù)值是否滿足條件來輸出,最后再輸出一下枚舉的次數(shù),這就是一個(gè)比較簡單的枚舉問題。
3. 百元買百雞
公雞每只5元,母雞每只3元,三只小雞1元,用100元買100只雞,問公雞、母雞、小雞各多少只?
我們首先來分析一下:
如果這一百元只買公雞能買20只,只買母雞最多能買33只,買小雞為300只。
我們通過枚舉的思想來解決這個(gè)問題可以通過兩層循環(huán),一層判斷來完成。
代碼如下:
for rooster in range(20): for hen in range(33): chicken = 100 - rooster - hen if rooster * 5 + hen * 3 + chicken/3 == 100: print('公雞%d只+母雞%d只+小雞%d只=100只雞。'%(rooster,hen,chicken))
輸出結(jié)果為:
公雞0只+母雞25只+小雞75只=100只雞。 公雞4只+母雞18只+小雞78只=100只雞。 公雞8只+母雞11只+小雞81只=100只雞。 公雞12只+母雞4只+小雞84只=100只雞。
這道題我們首先對雞存在的可能性進(jìn)行分析,因?yàn)楣u的價(jià)格為五元,所以我們最多也就買20只,母雞價(jià)格為3元,最多也就買33只,然后我們先通過一層循環(huán)來遍歷母雞的個(gè)數(shù),從1到20,然后再通過一層循環(huán)來判斷母雞的個(gè)數(shù),此時(shí),一百減去母雞此時(shí)的個(gè)數(shù)和公雞的個(gè)數(shù)和即為小雞的數(shù)量,然后通過一個(gè)if語句來判斷當(dāng)前三種雞的數(shù)量相加是否等于一百,如果滿足條件則輸出。
4. 總結(jié)
關(guān)于枚舉算法,它的優(yōu)點(diǎn)在于枚舉法一般是現(xiàn)實(shí)生活中問題的“直譯”,因此比較直觀,易于理解;枚舉法建立在考察大量狀態(tài)、甚至是窮舉所有狀態(tài)的基礎(chǔ)上,所以算法的正確性比較容易證明,當(dāng)然它的缺點(diǎn)也比較明顯,用枚舉法解題的最大的缺點(diǎn)是運(yùn)算量比較大,解題效率不高,如果枚舉范圍太大(一般以不超過兩百萬次為限),在時(shí)間上就難以承受。但枚舉算法的思路簡單,程序編寫和調(diào)試方便,比賽時(shí)也容易想到,在競賽中,時(shí)間是有限的,我們競賽的最終目標(biāo)就是求出問題解,因此,如果題目的規(guī)模不是很大,在規(guī)定的時(shí)間與空間限制內(nèi)能夠求出解,那么我們最好是采用枚舉法,而不需太在意是否還有更快的算法,這樣可以使你有更多的時(shí)間去解答其他難題。
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