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  • 三分搜索

    一. 概念

    在二分查找的基础上,在右区间(或左区间)再进行一次二分,这样的查找算法称为三分查找,也就是三分法。
    三分查找通常用来迅速确定最值。
     
    二分查找所面向的搜索序列的要求是:具有单调性(不一定严格单调);没有单调性的序列不是使用二分查找。
    与二分查找不同的是,三分法所面向的搜索序列的要求是:序列为一个凸性函数。通俗来讲,就是该序列必须有一个最大值(或最小值),在最大值(最小值)的左侧序列,必须满足不严格单调递增(递减),右侧序列必须满足不严格单调递减(递增)。如下图,表示一个有最大值的凸性函数:
     
     

    二、算法过程

    (1)、与二分法类似,先取整个区间的中间值mid。
    1 mid = (left + right) / 2;  
    (2)、再取右侧区间的中间值midmid,从而把区间分为三个小区间。
    1 midmid = (mid + right) / 2; 
    (3)、我们mid比midmid更靠近最值,我们就舍弃右区间,否则我们舍弃左区间?。
    比较mid与midmid谁最靠近最值,只需要确定mid所在的函数值与midmid所在的函数值的大小。当最值为最大值时,mid与midmid中较大的那个自然更为靠近最值。最值为最小值时同理。 
    1. 1 if (cal(mid) > cal(midmid))  
      2     right = midmid;  
      3 else  
      4     left = mid;  
    (4)、重复(1)(2)(3)直至找到最值。
     
     
    算法的正确性:
    1、mid与midmid在最值的同一侧。由于凸性函数在最大值(最小值)任意一侧都具有单调性,因此,mid与midmid中,更大(小)的那个 数自然更为靠近最值。此时,我们远离最值的那个区间不可能包含最值,因此可以舍弃。
    2、mid与midmid在最值的两侧。由于最值在中间的一个区间,因此我们舍弃一个区间后,并不会影响到最值
     
     
    算法模板:
     1 double cal(Type a)
     2 {
     3     /* 根据题目的意思设计方程计算 */
     4 }
     5 
     6 void Solve(void)
     7 {
     8     double Left, Right;
     9     double mid, midmid;
    10     double mid_value, midmid_value;
    11     Left = MIN; Right = MAX;
    12     while (Left + EPS < Right)
    13     {
    14         mid = (Left + Right) / 2;
    15         midmid = (mid + Right) / 2;
    16         mid_value = cal(mid);
    17         midmid_value = cal(midmid);
    18         // 假设求解最大极值.
    19         if (mid_value > midmid_value) Right = midmid;
    20         else Left = mid;
    21     }
    22 }
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