扩治法解决NPC问题

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对于一个NPC问题,至今也没有人能够给出多项式时间解法,然而今天我发现了一种基于全新算法的多项式时间解法。

一、算法引入

对于一个复杂问题,有一种传统的方法是进行分治(Divide and Conquer),即将大问题划分为多个小问题分别解决,然而这种方法在处理NPC问题时并没有什么用处。

在阅读大量文献资料后,我在古人的文章中找到了答案:

得其大者可以兼其小。 —— 欧阳修《易或问》

原来我们的思维被局限在了将问题简化处理,于是一种新的算法呼之欲出——扩治(Broaden and Conquer),我们可以考虑递归扩大(或转换)问题,每次处理出与扩大(或转换)后的一个或多个问题到原问题的转移,最后统计出答案。

二、复杂度证明

很多人可能会觉得这个复杂度显然错误,甚至不可能在有限时间内求出答案,但我想告诉你,这是因为你被局限在了思维定式中。

在又查阅大量文献资料后,我发现了这篇文章,此文在困难的A+B Problem中运用了扩治的思想实现了极其优秀的复杂度,甚至给出了严谨的复杂度证明,这启发了我们的解决。

举个例子吧,如哈密顿路径,即判断n个点的图是否存在恰好经过每个点一次的路径。

对于一个n个点的图

至此,我们完成了一步扩治,递归这个步骤即可。

现在计算复杂度(以下均讨论最差复杂度),我们设n个点问题的复杂度为T(n)

每层扩治添加链的复杂度为O(n),于是有:

T(n)=O(n)+nT(2n)

移项得:

nT(2n)=T(n)-O(n)

化简得:

T(2n)=\frac{T(n)}{n}-1

即:

T(n)=\frac{T(n/2)}{n}-1

经过推导(太菜了不会,只能问DeepSeek),复杂度约为O(1),至此我们完成了对时间复杂度的证明。

三、杂谈

扩治算法在OI中应用前景一片光明,不仅拥有极为优秀的复杂度,还能解决许多本来几乎无解的问题,应该被发扬光大!

所以什么时候给我发诺贝尔信息奖?