Day01 线性枚举(概念篇)

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《算法零基础》线性枚举(概念篇)

一、前言

​ 线性枚举(Linear Enumeration)是一种基本的算法设计思想,用于在一个线性表中索引某个特定元素,并且做出相应的操作。

二、基本概念

​ 线性枚举是一种顺序搜索算法,从线性表的第一个元素开始,根据特定的判断条件,做出相应的行为。变种比较多,最常见的就是 求最值、求和 等等。

1、求最大值

​ 比如求一个线性表中的最大值,可以先设定一个最大值,把它初始化为一个非常小的数,然后遍历给定的线性表,将其中的每个元素和目前的最大值比较,如果比它大,则更新这个最大值;如果比它小,就不做任何处理。遍历完毕返回最大值就是我们要求的解了。写成伪代码如下:

最大值 = 非常小的数
for 当前元素 in 给定的线性表:
	if 当前元素 > 最大值:
	最大值 = 当前元素
返回 最大值 的值

2、求和

​ 求一个线性表中元素的和,可以先设定一个求和的值,初始化为0,然后遍历给定的线性表,将当前元素的值累加到求和变量上,最后返回求和变量的值,就是我们要求的解了。

求和 = 0
for 当前元素 in 给定的线性表:
	求和 = 求和 + 当前元素
返回 求和 的值

三、时间复杂度

​ 线性枚举的时间复杂度为 O(nm),其中 n 是线性表的长度。m 是每次操作的量级,对于求最大值和求和来说,因为操作比较简单,所以 m 为 1,则整体的时间复杂度是 O(n) 的。这是因为线性枚举需要遍历列表中的每个元素。在处理大规模数据时,可能需要使用更高效的算法来提高搜索速度。

四、优点和缺点

1、优点

​ 线性枚举是一种简单直观的算法,容易理解和实现,也是暴力算法中最简单的一种。

2、缺点

​ 线性枚举的时间复杂度较高,对于大规模数据集可能效率较低。

五、线性枚举的优化

​ 对于线性枚举,有很多优化算法,具体我们会在后续章节中一一解密,目前先做一个简单介绍。

  1. 二分查找:如果线性表已经排序,可以使用二分搜索来提高搜索效率。

  2. 哈希表:可以使用哈希表来存储已经搜索过的元素,避免重复搜索。

  3. 前缀和:可以存储前 i 个元素的和,避免重复计算。

  4. 双指针:可以从两头开始搜索,提升搜索效率。

六、结论

​ 线性枚举是一种简单而有效的算法思想,它可以用于解决许多基本的算法问题。虽然它的时间复杂度较高,但在处理小型数据集时仍然是一种常用的算法。在实际应用中,我们可以根据具体情况选择是否使用线性枚举,或者使用其他更高效的算法来提高程序的效率。