如何解决晶格路径算法无法在20 X 20网格上运行
| 我在python中编写了以下代码来解决 欧拉计画的问题15:grid_size = 2
def get_paths(node):
global paths
if node[0] >= grid_size and node[1] >= grid_size:
paths += 1
return
else:
if node[0]<grid_size+1 and node[1] < grid_size+1:
get_paths((node[0]+1,node[1]))
get_paths((node[0],node[1]+1))
return paths
def euler():
print get_paths((0,0))
paths = 0
if __name__ == \'__main__\':
euler()
尽管它在2 X 2网格上运行得很好,但在20 X 20网格上已经运行了几个小时。如何优化代码,使其可以在更大的网格上运行?
这是一种广度优先搜索问题吗? (在我看来是如此。)
如何以当前形式衡量解决方案的复杂性?
解决方法
您的算法是指数算法,但这仅是因为您多次使用相同的输入重新评估get_paths。向其添加备注会使其及时运行。此外,您还需要摆脱全局变量,而要使用返回值。另请参见动态编程以了解类似的想法。
, 您可能想研究此问题背后的数学原理。不必实际遍历所有路线。 (实际上,您永远不会那样做1分钟标记)。
我可以发布一个提示,但除非您要求,否则不会这样做,因为我不想为您宠坏它。
编辑:
是的,因为无法减少问题的搜索空间,因此您使用的算法永远不会是最佳选择。这意味着(如pg1989所述),您将不得不寻找解决此问题的替代方法。
就像sverre所说的那样,往这里看可能会向正确的方向移动:
http://en.wikipedia.org/wiki/Binomial_coefficient
在这里可以找到直接的解决方案(警告,大破坏者):
http://www.joaoff.com/2008/01/20/a-square-grid-path-problem/
, 在Euler项目上解决问题时,在开始编写代码之前,请仔细考虑问题背后的数学原理。无需任何代码即可解决此问题。
我们正在尝试计算通过网格的方式。如果您观察到上下移动的次数没有改变,而与路径无关,那么您只需要担心上下移动的顺序。因此,在2x2的情况下,以下组合有效:
DDRR
DRDR
RDRD
RRDD
RDDR
DRRD
注意,如果我们选择放置R个动作的位置,则将确定D个动作的位置。因此,实际上我们只需要从可用的4个运动插槽中进行选择即可获得R运动。您能想到这样做的数学运算吗?
, 也许不是Euler项目希望解决此问题的方式,但是答案仅仅是20x20网格的中心二项式系数。
使用Wiki文章中提供的公式,您将获得:
from math import factorial,pow
grid = 20
print int(factorial(2 * grid) / pow(factorial(grid),2))
, 关键不是要让算法运行得更快,因为无论步长有多快,算法都会(可能)在指数时间内运行。
寻找另一种计算答案的方法可能更好。在算法优化过程中,使用您的(昂贵但正确的)解决方案作为小数值的比较可能是明智的选择。
, 这个问题为优化提供了一些很好的见识。代码在c#中,但是算法适用。但是要当心扰流板。
欧拉计划#15
, 可以通过简单观察小网格的图案并确定大网格的简单公式来解决。 20x20网格的路径超过1000亿条,任何迭代解决方案都将花费很长时间来计算。
, 这是我的解决方案:
memo = {(0,1) : 1,(1,0) : 1}
def get_pathways(x,y):
if (x,y) in memo : return memo[(x,y)]
pathways = 0
if 0 in (x,y):
pathways = 1
else:
pathways = get_pathways(x-1,y) + get_pathways(x,y-1)
memo[(x,y)] = pathways
return pathways
请享用 :)
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