
【计】 exact algorithm
authentic; firmly; reliable; true
anxious; be sure to; chip; chop; correspond to; cut; eager; knife; log; shear
shive; slice
【医】 cutting; incise
algorithm; arithmetic
【计】 ALG; algorithm; D-algorithm; Roth's D-algorithm
【化】 algorithm
【经】 algorithm
确切算法(Exact Algorithm)在计算机科学和数学优化领域指能够在有限时间内保证找到问题精确最优解的一类算法。其核心特征是通过严格的数学推导或穷举策略确保结果的正确性,与启发式算法的近似性形成对比。以下从汉英双解与学科应用角度展开解释:
定义与特征
《牛津计算机科学词典》将"Exact Algorithm"定义为:"An algorithm that is guaranteed to find an exact solution to a problem, as opposed to a heuristic approach"(能够确保找到问题精确解的算法,与启发式方法相对)。中文术语对应《计算机科学技术名词(第三版)》中的"确切算法",强调其确定性与穷尽性,例如动态规划算法通过状态转移方程系统性覆盖所有可能解空间。
数学基础与实现要求
《算法导论》(Introduction to Algorithms)指出,这类算法需满足两个条件:
例如线性规划中的单纯形法虽具有指数级复杂度,但因其数学完备性仍被归为确切算法。
典型应用场景
《运筹学国际期刊》研究显示,在药物分子结构匹配、航空调度等对误差零容忍的领域,确切算法被优先采用。如DNA序列比对中的Needleman-Wunsch算法,通过构建得分矩阵确保全局最优匹配。
与近似算法的对比
《ACM算法分类标准》强调,确切算法适用于解空间有限或对精度要求严苛的场景,而近似算法更适用于NP难问题中追求时间效率的场景。例如旅行商问题的分支限界法(确切算法)与小规模城市的最优路线求解,对比遗传算法(启发式)的大规模近似求解。
权威参考资料:
确切算法是指在每一步骤中具有明确、无歧义定义的算法,其核心特征在于确定性。这一概念源于算法的基本属性,以下是详细解释:
步骤的确定性
算法的每个操作指令必须清晰且唯一,例如指出"算法的每一步骤必须有确切的定义",强调"步骤明确,不模棱两可"。这意味着无论由谁执行算法,只要输入相同,每一步的操作结果都完全一致。
与近似算法的区别
确切算法追求精确解(如排序算法、最短路径算法),而近似算法允许存在误差(如NP难问题的近似解法)。提到"不同的算法可能用不同的时间、空间或效率完成任务",但确切算法更注重结果的准确性。
输入输出明确性
根据的定义,算法需"对一定规范的输入,在有限时间内获得所要求的输出",这要求输入条件和输出结果必须有严格界定。
无二义性描述
如所述,算法描述需避免模糊表述。例如,"将数值增大一些"不符合确切性,而"将数值加5"则是明确指令。
确切性需与有穷性(有限步骤内结束)、可行性(步骤可执行)结合,共同构成有效算法(和)。例如二分查找算法既需要明确的比较步骤(确切性),又需在有限次比较后终止(有穷性)。
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