ACM必須掌握的算法

轉載來源SwordHoly __傳說中的聖劍,攻擊力加250,ORZ!!——http://blog.csdn.net/swordholy/article/details/4448846

第一階段:練經典常用算法,下面的每個算法給我打上十到二十遍,同時自己精簡代碼, 

因爲太常用,所以要練到寫時不用想,10-15分鐘內打完,甚至關掉顯示器都可以把程序打 
出來. 
1.最短路(Floyd、Dijstra,BellmanFord) 
2.最小生成樹(先寫個prim,kruscal要用並查集,不好寫) 
3.大數(高精度)加減乘除 
4.二分查找. (代碼可在五行以內) 
5.叉乘、判線段相交、然後寫個凸包. 
6.BFS、DFS,同時熟練hash表(要熟,要靈活,代碼要簡) 
7.數學上的有:輾轉相除(兩行內),線段交點、多角形面積公式. 
8. 調用系統的qsort, 技巧很多,慢慢掌握. 
9. 任意進制間的轉換

第二階段:練習複雜一點,但也較常用的算法。 
如: 
1. 二分圖匹配(匈牙利),最小路徑覆蓋 
2. 網絡流,最小費用流。 
3. 線段樹. 
4. 並查集。 
5. 熟悉動態規劃的各個典型:LCS、最長遞增子串、三角剖分、記憶化dp 
6.博弈類算法。博弈樹,二進制法等。 
7.最大團,最大獨立集。 
8.判斷點在多邊形內。 
9. 差分約束系統. 
10. 雙向廣度搜索、A*算法,最小耗散優先.


相關的知識

圖論

  路徑問題 
        0/1邊權最短路徑 
        BFS 
        非負邊權最短路徑(Dijkstra) 
            可以用Dijkstra解決問題的特徵 
        負邊權最短路徑 
        Bellman-Ford 
            Bellman-Ford的Yen-氏優化 
            差分約束系統 
        Floyd 
            廣義路徑問題 
            傳遞閉包 
            極小極大距離 / 極大極小距離 
        Euler Path / Tour 
            圈套圈算法 
            混合圖的 Euler Path / Tour 
        Hamilton Path / Tour 
            特殊圖的Hamilton Path / Tour 構造

    生成樹問題 
        最小生成樹 
        第k小生成樹 
        最優比率生成樹 
        0/1分數規劃 
        度限制生成樹

    連通性問題 
        強大的DFS算法 
        無向圖連通性 
            割點 
            割邊 
            二連通分支 
            有向圖連通性 
            強連通分支 
            2-SAT 
            最小點基

    有向無環圖 
        拓撲排序 
            有向無環圖與動態規劃的關係

    二分圖匹配問題 
        一般圖問題與二分圖問題的轉換思路 
        最大匹配 
            有向圖的最小路徑覆蓋 
            0 / 1矩陣的最小覆蓋 
        完備匹配 
        最優匹配 
        穩定婚姻

    網絡流問題 
        網絡流模型的簡單特徵和與線性規劃的關係 
        最大流最小割定理 
        最大流問題 
            有上下界的最大流問題 
                循環流 
        最小費用最大流 / 最大費用最大流

    弦圖的性質和判定


組合數學

    解決組合數學問題時常用的思想 
        逼近 
        遞推 / 動態規劃 
    概率問題 
        Polya定理


計算幾何 / 解析幾何

    計算幾何的核心:叉積 / 面積 
    解析幾何的主力:複數

    基本形 
        點 
        直線,線段 
        多邊形

    凸多邊形 / 凸包 
        凸包算法的引進,捲包裹法

    Graham掃描法 
        水平序的引進,共線凸包的補丁

    完美凸包算法

    相關判定 
        兩直線相交 
        兩線段相交 
        點在任意多邊形內的判定 
        點在凸多邊形內的判定

    經典問題 
        最小外接圓 
            近似O(n)的最小外接圓算法 
        點集直徑 
            旋轉卡殼,對踵點 
        多邊形的三角剖分


數學 / 數論

  最大公約數 
        Euclid算法 
            擴展的Euclid算法 
                同餘方程 / 二元一次不定方程 
                同餘方程組

    線性方程組 
        高斯消元法 
            解mod 2域上的線性方程組 
        整係數方程組的精確解法

    矩陣 
        行列式的計算 
            利用矩陣乘法快速計算遞推關係

    分數 
        分數樹 
        連分數逼近

    數論計算 
        求N的約數個數 
        求phi(N) 
        求約數和 
        快速數論變換 
        ……

    素數問題 
        概率判素算法 
        概率因子分解


數據結構

    組織結構 
        二叉堆 
        左偏樹 
        二項樹 
        勝者樹 
        跳躍表 
        樣式圖標 
        斜堆 
        reap

    統計結構 
        樹狀數組 
        虛二叉樹 
        線段樹 
            矩形面積並 
            圓形面積並

    關係結構 
        Hash表 
        並查集 
            路徑壓縮思想的應用

    STL中的數據結構 
        vector 
        deque 
        set / map


動態規劃 / 記憶化搜索

  動態規劃和記憶化搜索在思考方式上的區別

    最長子序列系列問題 
        最長不下降子序列 
        最長公共子序列 
        最長公共不下降子序列

    一類NP問題的動態規劃解法

    樹型動態規劃

    揹包問題

    動態規劃的優化 
        四邊形不等式 
        函數的凸凹性 
        狀態設計 
        規劃方向


線性規劃

常用思想

    二分          最小表示法

    KMP                              Trie結構 
    後綴樹/後綴數組            LCA/RMQ 
    有限狀態自動機理論

排序 
    選擇/冒泡        快速排序        堆排序            歸併排序 
    基數排序        拓撲排序        排序網絡


中級: 
一.基本算法: 
    (1)C++的標準模版庫的應用. (poj3096,poj3007) 
    (2)較爲複雜的模擬題的訓練(poj3393,poj1472,poj3371,poj1027,poj2706) 
二.圖算法: 
    (1)差分約束系統的建立和求解. (poj1201,poj2983) 
    (2)最小費用最大流(poj2516,poj2516,poj2195) 
    (3)雙連通分量(poj2942) 
    (4)強連通分支及其縮點.(poj2186) 
    (5)圖的割邊和割點(poj3352) 
    (6)最小割模型、網絡流規約(poj3308, ) 
三.數據結構. 
    (1)線段樹. (poj2528,poj2828,poj2777,poj2886,poj2750) 
    (2)靜態二叉檢索樹. (poj2482,poj2352) 
    (3)樹狀樹組(poj1195,poj3321) 
    (4)RMQ. (poj3264,poj3368) 
    (5)並查集的高級應用. (poj1703,2492) 
    (6)KMP算法. (poj1961,poj2406) 
四.搜索 
    (1)最優化剪枝和可行性剪枝 
    (2)搜索的技巧和優化 (poj3411,poj1724) 
    (3)記憶化搜索(poj3373,poj1691) 
      
五.動態規劃 
    (1)較爲複雜的動態規劃(如動態規劃解特別的施行商問題等) 
        (poj1191,poj1054,poj3280,poj2029,poj2948,poj1925,poj3034) 
    (2)記錄狀態的動態規劃. (POJ3254,poj2411,poj1185) 
    (3)樹型動態規劃(poj2057,poj1947,poj2486,poj3140) 
六.數學 
    (1)組合數學: 
        1.容斥原理. 
        2.抽屜原理. 
        3.置換羣與Polya定理(poj1286,poj2409,poj3270,poj1026). 
        4.遞推關係和母函數. 
        
    (2)數學. 
        1.高斯消元法(poj2947,poj1487, poj2065,poj1166,poj1222) 
        2.概率問題. (poj3071,poj3440) 
        3.GCD、擴展的歐幾里德(中國剩餘定理) (poj3101) 
    (3)計算方法. 
        1.0/1分數規劃. (poj2976) 
        2.三分法求解單峯(單谷)的極值. 
        3.矩陣法(poj3150,poj3422,poj3070) 
        4.迭代逼近(poj3301) 
    (4)隨機化算法(poj3318,poj2454) 
    (5)雜題. 
        (poj1870,poj3296,poj3286,poj1095) 
七.計算幾何學. 
        (1)座標離散化. 
        (2)掃描線算法(例如求矩形的面積和周長並,常和線段樹或堆一起使用). 
            (poj1765,poj1177,poj1151,poj3277,poj2280,poj3004) 
        (3)多邊形的內核(半平面交)(poj3130,poj3335) 
        (4)幾何工具的綜合應用.(poj1819,poj1066,poj2043,poj3227,poj2165,poj3429)


高級: 
一.基本算法要求:  
      (1)代碼快速寫成,精簡但不失風格  
          (poj2525,poj1684,poj1421,poj1048,poj2050,poj3306) 
      (2)保證正確性和高效性. poj3434 
二.圖算法: 
      (1)度限制最小生成樹和第K最短路. (poj1639) 
      (2)最短路,最小生成樹,二分圖,最大流問題的相關理論(主要是模型建立和求解) 
        (poj3155, poj2112,poj1966,poj3281,poj1087,poj2289,poj3216,poj2446 
      (3)最優比率生成樹. (poj2728) 
      (4)最小樹形圖(poj3164) 
      (5)次小生成樹. 
      (6)無向圖、有向圖的最小環    
三.數據結構.  
      (1)trie圖的建立和應用. (poj2778) 
      (2)LCA和RMQ問題(LCA(最近公共祖先問題) 有離線算法(並查集+dfs) 和 在線算法 
          (RMQ+dfs)).(poj1330) 
      (3)雙端隊列和它的應用(維護一個單調的隊列,常常在動態規劃中起到優化狀態轉移的 
          目的). (poj2823) 
      (4)左偏樹(可合併堆).  
      (5)後綴樹(非常有用的數據結構,也是賽區考題的熱點). 
        (poj3415,poj3294) 
四.搜索  
      (1)較麻煩的搜索題目訓練(poj1069,poj3322,poj1475,poj1924,poj2049,poj3426) 
      (2)廣搜的狀態優化:利用M進制數存儲狀態、轉化爲串用hash表判重、按位壓縮存儲狀態、雙向廣搜、A*算法. (poj1768,poj1184,poj1872,poj1324,poj2046,poj1482) 
      (3)深搜的優化:儘量用位運算、一定要加剪枝、函數參數儘可能少、層數不易過大、可以考慮雙向搜索或者是輪換搜索、IDA*算法. (poj3131,poj2870,poj2286) 
五.動態規劃  
      (1)需要用數據結構優化的動態規劃. 
        (poj2754,poj3378,poj3017) 
      (2)四邊形不等式理論. 
      (3)較難的狀態DP(poj3133) 
六.數學  
      (1)組合數學. 
        1.MoBius反演(poj2888,poj2154) 
        2.偏序關係理論. 
      (2)博奕論. 
        1.極大極小過程(poj3317,poj1085) 
        2.Nim問題. 
七.計算幾何學.  
      (1)半平面求交(poj3384,poj2540) 
      (2)可視圖的建立(poj2966) 
      (3)點集最小圓覆蓋. 
      (4)對踵點(poj2079) 
      八.綜合題. 
      (poj3109,poj1478,poj1462,poj2729,poj2048,poj3336,poj3315,poj2148,poj1263)

初期: 
一.基本算法: 
    (1)枚舉. (poj1753,poj2965) (2)貪心(poj1328,poj2109,poj2586) 
    (3)遞歸和分治法.                  (4)遞推. 
    (5)構造法.(poj3295)            (6)模擬法.(poj1068,poj2632,poj1573,poj2993,poj2996) 
二.圖算法: 
    (1)圖的深度優先遍歷和廣度優先遍歷. 
    (2)最短路徑算法(dijkstra,bellman-ford,floyd,heap+dijkstra) 
        (poj1860,poj3259,poj1062,poj2253,poj1125,poj2240) 
    (3)最小生成樹算法(prim,kruskal) 
        (poj1789,poj2485,poj1258,poj3026) 
    (4)拓撲排序 (poj1094) 
    (5)二分圖的最大匹配 (匈牙利算法) (poj3041,poj3020) 
    (6)最大流的增廣路算法(KM算法). (poj1459,poj3436) 
三.數據結構. 
    (1)串 (poj1035,poj3080,poj1936) 
    (2)排序(快排、歸併排(與逆序數有關)、堆排) (poj2388,poj2299) 
    (3)簡單並查集的應用. 
    (4)哈希表和二分查找等高效查找法(數的Hash,串的Hash)    
        (poj3349,poj3274,POJ2151,poj1840,poj2002,poj2503) 
    (5)哈夫曼樹(poj3253) 
    (6)堆 
    (7)trie樹(靜態建樹、動態建樹) (poj2513) 
四.簡單搜索 
    (1)深度優先搜索 (poj2488,poj3083,poj3009,poj1321,poj2251) 
    (2)廣度優先搜索(poj3278,poj1426,poj3126,poj3087.poj3414) 
    (3)簡單搜索技巧和剪枝(poj2531,poj1416,poj2676,1129) 
五.動態規劃 
    (1)揹包問題. (poj1837,poj1276) 
    (2)型如下表的簡單DP(可參考lrj的書 page149): 
      1.E[j]=opt{D+w(i,j)} (poj3267,poj1836,poj1260,poj2533) 
      2.E[i,j]=opt{D[i-1,j]+xi,D[i,j-1]+yj,D[i-1][j-1]+zij} (最長公共子序列)    
        (poj3176,poj1080,poj1159) 
      3.C[i,j]=w[i,j]+opt{C[i,k-1]+C[k,j]}.(最優二分檢索樹問題) 
六.數學 
    (1)組合數學: 
        1.加法原理和乘法原理. 
        2.排列組合. 
        3.遞推關係. 
          (POJ3252,poj1850,poj1019,poj1942) 
    (2)數論. 
        1.素數與整除問題 
        2.進制位. 
        3.同餘模運算. 
          (poj2635, poj3292,poj1845,poj2115) 
    (3)計算方法. 
        1.二分法求解單調函數相關知識.(poj3273,poj3258,poj1905,poj3122) 
七.計算幾何學. 
    (1)幾何公式. 
    (2)叉積和點積的運用(如線段相交的判定,點到線段的距離等). (poj2031,poj1039) 
    (3)多邊型的簡單算法(求面積)和相關判定(點在多邊型內,多邊型是否相交) 
        (poj1408,poj1584) 
    (4)凸包. (poj2187,poj1113)

 

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