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贪婪算法是一种不追求最优解,只希望得到较为满意解的方法。贪婪算法一般可以快速得到满意的解,因为它省去了为找最优解要穷尽所有可能而必须耗费的大量时间。贪婪算法常以当前情况为基础作最优选择,而不考虑各种可能的整体情况,所以贪婪法不要回溯。
例如平时购物找钱时,为使找回的零钱的硬币数最少,不考虑找零钱的所有各种发表方案,而是从最大面值的币种开始,按递减的顺序考虑各币种,先尽量用大面值的币种,当不足大面值币种的金额时才去考虑下一种较小面值的币种。这就是在使用贪婪算法。这种方法在这里总是最优,是因为银行对其发行的硬币种类和硬币面值的巧妙安排。如只有面值分别为1、5和11单位的硬币,而希望找回总额为15单位的硬币。按贪婪算法,应找1个11单位面值的硬币和4个1单位面值的硬币,共找回5个硬币。但最优的解应是3个5单位面值的硬币。
问题实例编辑本段回目录
1.装箱问题
问题描述:装箱问题可简述如下:设有编号为0、1、…、n-1的n种物品,体积分别为v0、v1、…、vn-1。将这n种物品装到容量都为V的若干箱子里。约定这n种物品的体积均不超过V,即对于0≤i<n,有0<vi≤V。不同的装箱方案所需要的箱子数目可能不同。装箱问题要求使装尽这n种物品的箱子数要少。
若考察将n种物品的集合分划成n个或小于n个物品的所有子集,最优解就可以找到。但所有可能划分的总数太大。对适当大的n,找出所有可能的划分要花费的时间是无法承受的。为此,对装箱问题采用非常简单的近似算法,即贪婪法。该算法依次将物品放到它第一个能放进去的箱子中,该算法虽不能保证找到最优解,但还是能找到非常好的解。不失一般性,设n件物品的体积是按从大到小排好序的,即有v0≥v1≥…≥vn-1。如不满足上述要求,只要先对这n件物品按它们的体积从大到小排序,然后按排序结果对物品重新编号即可。装箱算法简单描述如下:
{
输 入 箱 子 的 容 积 ;
输 入 物 品 种 数 n ;
按 体 积 从 大 到 小 顺 序 , 输 入 各 物 品 的 体 积 ;
预 置 已 用 箱 子 链 为 空 ;
预 置 已 用 箱 子 计 数 器 box_count 为 0 ;
for(i=0;i
{
从 已 用 的 第 一 只 箱 子 开 始 顺 序 寻 找 能 放 入 物 品 i 的 箱 子 j ;
if ( 已 用 箱 子 都 不 能 再 放 物 品 i )
{
另 用 一 个 箱 子 , 并 将 物 品 i 放 入 该 箱 子 ;
box_count++;
}
else
将 物 品 i 放 入 箱 子 j ;
}
}
上述算法能求出需要的箱子数box_count,并能求出各箱子所装物品。下面的例子说明该算法不一定能找到最优解,设有6种物品,它们的体积分别为:60、45、35、20、20和20单位体积,箱子的容积为100个单位体积。按上述算法计算,需三只箱子,各箱子所装物品分别为:第一只箱子装物品1、3;第二只箱子装物品2、4、5;第三只箱子装物品6。而最优解为两只箱子,分别装物品1、4、5和2、3、6。若每只箱子所装物品用链表来表示,链表首结点指针存于一个结构中,结构记录尚剩余的空间量和该箱子所装物品链表的首指针。另将全部箱子的信息也构成链表。以下是按以上算法编写的程序。
程序:
# include
# include
typedef struct ele
{
int vno ;
struct ele*link ;
}
ELE ;
typedef struct hnode
{
int remainder ;
ELE*head ;
Struct hnode*next ;
}
HNODE ;
void main()
{
int n,i,box_count,box_volume,*a ;
HNODE*box_h,*box_t,*j ;
ELE*p,*q ;
Printf(“ 输 入 箱 子 容 积 n ”);
Scanf(“%d ”,&box_volume);
Printf(“ 输 入 物 品 种 数 n ”);
Scanf(“%d ”,&n);
A=(int*)malloc(sizeof(int)*n);
Printf(“ 请 按 体 积 从 大 到 小 顺 序 输 入 各 物 品 的 体 积 : ”);
For(i=0 ;
ivno=i ;
for(j=box_h;j!=NULL;j=j->next)
if(j->remainder>=a)break ;
if(j==NULL)
{
j=(HNODE*)malloc(sizeof(HNODE));
j->remainder=box_volume-a ;
j->head=NULL ;
if(box_h==NULL)box_h=box_t=j ;
else box_t=boix_t->next=j ;
j->next=NULL ;
box_count++;
}
else j->remainder-=a ;
for(q=j->next;q!=NULL&&q->link!=NULL;q=q->link);
if(q==NULL)
{
p->link=j->head ;
j->head=p ;
}
else
{
p->link=NULL ;
q->link=p ;
}
}
printf(“ 共 使 用 了%d 只 箱 子 ” , box_count);
printf(“ 各 箱 子 装 物 品 情 况 如 下 : ”);
for(j=box_h,i=1;j!=NULL;j=j->next,i++)
{
printf(“ 第%2 d 只 箱 子 , 还 剩 余 容 积%4 d , 所 装 物 品 有 ; n ”,I,j->remainder);
for(p=j->head;p!=NULL;p=p->link)
printf(“%4 d ”,p->vno+1);
printf(“ n ”);
}
}
2.马的遍历
问题描述:在8×8方格的棋盘上,从任意指定的方格出发,为马寻找一条走遍棋盘每一格并且只经过一次的一条路径。马在某个方格,可以在一步内到达的不同位置最多有8个,如图所示。如用二维数组board[ ][ ]表示棋盘,其元素记录马经过该位置时的步骤号。另对马的8种可能走法(称为着法)设定一个顺序,如当前位置在棋盘的(i,j)方格,下一个可能的位置依次为(i+2,j+1)、(i+1,j+2)、(i-1,j+2)、(i-2,j+1)、(i-2,j-1)、(i-1,j-2)、(i+1,j-2)、(i+2,j-1),实际可以走的位置尽限于还未走过的和不越出边界的那些位置。为便于程序的同意处理,可以引入两个数组,分别存储各种可能走法对当前位置的纵横增量。
4 3
5 2
马
6 1
7 0
对于本题,一般可以采用回溯法,这里采用Warnsdoff策略求解,这也是一种贪婪法,其选择下一出口的贪婪标准是在那些允许走的位置中,选择出口最少的那个位置。如马的当前位置(i,j)只有三个出口,他们是位置(i+2,j+1)、(i-2,j+1)和(i-1,j-2),如分别走到这些位置,这三个位置又分别会有不同的出口,假定这三个位置的出口个数分别为4、2、3,则程序就选择让马走向(i-2,j+1)位置。由于程序采用的是一种贪婪法,整个找解过程是一直向前,没有回溯,所以能非常快地找到解。但是,对于某些开始位置,实际上有解,而该算法不能找到解。对于找不到解的情况,程序只要改变8种可能出口的选择顺序,就能找到解。改变出口选择顺序,就是改变有相同出口时的选择标准。以下程序考虑到这种情况,引入变量start,用于控制8种可能着法的选择顺序。开始时为0,当不能找到解时,就让start增1,重新找解。细节以下程序。
程序: