贪心算法介绍
C语言的贪心算法
C语言的贪心算法贪心算法是一种在每一步选择中都采取当前状态下最优的选择,从而希望能够获得全局最优解的算法策略。
C语言中实现贪心算法相对简单,下面将详细介绍贪心算法的基本思想、应用场景以及一些常见问题。
一、贪心算法的基本思想贪心算法的基本思想是每一步选择中都采取当前状态下最优的选择,也就是局部最优解。
它的核心思想是:当面临一个问题时,选择当前最优解作为解决方案,并希望通过这种局部最优解的选择,最终能够获得全局最优解。
贪心算法的基本过程如下:1.建立数学模型来描述问题。
2.将问题分解为若干子问题。
3.选取当前最优解作为局部最优解,并保存,计算得出最优解。
4.利用局部最优解重新构建问题,然后继续迭代进行求解。
5.终止条件:达到最优解,或者不能再分解为子问题,或者满足特定条件。
二、贪心算法的应用场景贪心算法在很多问题的解决中都具有广泛的应用,但它并不是万能的,只适用于满足贪心选择性质的问题。
常见的应用场景包括:1. 最小生成树:如Prim算法和Kruskal算法。
2. 最短路径问题:如Dijkstra算法。
3.活动安排问题:如区间调度问题。
4.霍夫曼编码:用于数据压缩。
5.背包问题:如0-1背包问题和部分分数背包问题。
6.跳跃游戏:在一定规则下,从起点跳到终点,每一步跳跃的最大距离为当前位置上的数值,并判断是否能跳到终点。
三、贪心算法的示例问题1.区间调度问题假设有n个区间,每个区间都有一个开始时间和结束时间,现在需要选出不重叠的区间个数最多的子集。
贪心选择策略是:优先选择结束时间早的区间,然后从剩余区间中再次选择结束时间早的区间。
可以按照以下步骤实现:a.对区间按照结束时间进行升序排序。
b.选择第一个区间,结束时间最早。
c.从剩余区间中选择结束时间与前一个区间开始时间不重叠的区间。
d.重复步骤c,直到无法再选出满足条件的区间为止。
2.霍夫曼编码问题给定一个字母集合和其对应的概率,现需要将字母集合进行编码,使得总编码长度最短。
算法设计与分析中的贪心算法与回溯法
算法设计与分析中的贪心算法与回溯法算法设计与分析领域中,贪心算法和回溯法是两种常用的解题方法。
本文将介绍这两种算法,并比较它们在不同场景下的优势和劣势。
一、贪心算法贪心算法是一种在每一步都选择当前最优解的策略,希望通过局部最优解的选择最终达到全局最优解。
贪心算法的实现较为简单,时间复杂度较低,适用于解决一些最优化问题。
贪心算法的基本思想是每次都选择当前状态下的最优解,并将其加入到解集中。
例如,在求解最小生成树的问题中,贪心算法会选择当前具有最小权值的边,并将其添加到最终结果中,直到生成树完成。
然而,贪心算法的局限性在于它只考虑了当前的最优解,无法保证找到全局最优解。
在某些问题中,贪心算法可能会陷入局部最优解而无法跳出。
因此,需要在具体问题中综合考虑问题的性质和约束条件来确定是否适合采用贪心算法。
二、回溯法回溯法是一种通过不断尝试可能的步骤来寻找问题解的方法。
它通常基于递归的思想,在每一步都尝试所有的可能选择,并逐步构建解空间,直到找到解或确定无解。
回溯法的核心思想是深度优先搜索,通过遍历解空间树来寻找解。
在每一步,回溯法都会考虑当前状态下的所有可能选择,并递归地进入下一步。
如果某一步的选择无法达到目标,回溯法会回退到上一步进行其他可能的选择。
回溯法常用于解决一些全排列、子集和组合等问题。
例如,在解决八皇后问题时,回溯法通过逐个放置皇后并进行合法性判断,直到找到所有解或遍历完所有可能的情况为止。
然而,回溯法的缺点在于其时间复杂度较高,其搜索过程包含了大量的重复计算。
因此,在使用回溯法解决问题时,需注意适当剪枝以减少搜索空间,提高算法效率。
三、贪心算法与回溯法的比较贪心算法和回溯法都是常用的算法设计与分析方法,但其适用场景和效果有所差异。
贪心算法在解决问题时能够快速找到局部最优解,并且具有较低的时间复杂度。
它适用于一些满足最优子结构性质的问题,例如最小生成树、单源最短路径等。
然而,贪心算法无法保证一定能找到全局最优解,因此需根据具体问题的特点来判断是否使用。
程序设计五大算法
程序设计五大算法算法是计算机程序设计中非常重要的概念,它是一系列解决问题的步骤和规则。
在程序设计中,有许多经典的算法被广泛应用于各种领域。
下面将介绍程序设计中的五大算法,包括贪心算法、分治算法、动态规划算法、回溯算法和图算法。
1. 贪心算法贪心算法是一种简单而高效的算法,它通过每一步都选择当前最优解来达到全局最优解。
贪心算法通常适用于那些具有最优子结构的问题,即问题的最优解可以通过子问题的最优解来推导。
例如,找零钱问题就可以使用贪心算法来解决,每次选择面额最大的硬币进行找零。
2. 分治算法分治算法将问题分解成更小的子问题,然后递归地求解这些子问题,最后将子问题的解合并起来得到原问题的解。
分治算法通常适用于那些可以被划分成多个相互独立且相同结构的子问题的问题。
例如,归并排序就是一种典型的分治算法,它将待排序的数组不断划分成两个子数组,然后分别对这两个子数组进行排序,最后将排序好的子数组合并成一个有序数组。
3. 动态规划算法动态规划算法通过将问题划分成多个重叠子问题,并保存子问题的解来避免重复计算,从而提高算法的效率。
动态规划算法通常适用于那些具有最优子结构和重叠子问题的问题。
例如,背包问题就可以使用动态规划算法来解决,通过保存每个子问题的最优解,可以避免重复计算,从而在较短的时间内得到最优解。
4. 回溯算法回溯算法是一种穷举法,它通过尝试所有可能的解,并回溯到上一个步骤来寻找更好的解。
回溯算法通常适用于那些具有多个决策路径和约束条件的问题。
例如,八皇后问题就可以使用回溯算法来解决,通过尝试每个皇后的位置,并检查是否满足约束条件,最终找到所有的解。
5. 图算法图算法是一类专门用于处理图结构的算法,它包括图的遍历、最短路径、最小生成树等问题的解决方法。
图算法通常适用于那些需要在图结构中搜索和操作的问题。
例如,深度优先搜索和广度优先搜索就是两种常用的图遍历算法,它们可以用于解决迷宫问题、图的连通性问题等。
信息学奥赛经典算法
信息学奥赛经典算法信息学奥赛是一项涉及算法和数据结构的比赛。
算法是指解决问题的具体步骤和方法,而数据结构是指存储和组织数据的方式。
在信息学奥赛中,掌握经典算法是非常重要的,可以提高解题的效率和成功的概率。
下面我将介绍一些经典的算法。
1.贪心算法(Greedy Algorithm)贪心算法是一种简单直观的算法思想,其基本策略是每一步都选择当前状态下的最优解,从而希望最终能够得到全局最优解。
贪心算法通常应用于问题的最优化,比如找出能够覆盖所有区域的最少选择。
然而,贪心算法并不是所有问题都适用,因为它可能会导致局部最优解,并不能得到全局最优解。
2.动态规划(Dynamic Programming)动态规划是一种通过将问题分解成更小的子问题来求解复杂问题的方法。
其主要思想是通过记录中间计算结果并保存起来,以避免重复计算。
动态规划常用于求解最优化问题,例如寻找最长递增子序列、最短路径等。
动态规划是一个非常重要的算法思想,也是信息学奥赛中常见的题型。
3.深度优先(Depth First Search,DFS)深度优先是一种常见的图遍历算法,其基本思想是从一个顶点开始,沿着路径向深度方向遍历图,直到无法继续前进,然后回溯到上一个节点。
DFS通常用于解决图的连通性问题,例如寻找图的强连通分量、欧拉回路等。
DFS的一个重要应用是解决迷宫问题。
4.广度优先(Breadth First Search,BFS)广度优先是一种图遍历算法,其基本思想是从一个顶点开始,按照广度方向遍历图,逐层往下遍历,直到找到目标节点或者遍历完整个图。
BFS通常用于解决最短路径问题,例如在一个迷宫中找到从起点到终点的最短路径。
5.分治算法(Divide and Conquer)分治算法是一种将问题分成更小的子问题并独立地求解它们的方法,然后通过合并子问题的结果来得到原始问题的解。
分治算法是一种递归的算法思想,通常在解决问题时能够显著提高效率。
贪心算法在优化问题中的运用
贪心算法在优化问题中的运用贪心算法(Greedy Algorithm)是一种常用的算法思想,它在解决一些优化问题时具有很高的效率和实用性。
贪心算法的核心思想是每一步都选择当前状态下最优的解决方案,以期望最终能够得到全局最优解。
在实际应用中,贪心算法常常被用来解决一些最优化问题,如最短路径问题、背包问题、任务调度等。
本文将介绍贪心算法在优化问题中的运用,并通过具体案例来说明其应用场景和解决方法。
一、贪心算法的基本原理贪心算法是一种在每一步选择当前状态下最优解决方案的算法思想。
它与动态规划不同,贪心算法并不会保存之前的计算结果,而是根据当前状态做出最优选择。
贪心算法的优势在于简单、高效,适用于一些特定类型的问题。
贪心算法的基本原理可以总结为以下几点:1. 每一步都选择当前状态下的最优解决方案;2. 不考虑未来的结果,只关注当前状态的最优选择;3. 最终期望通过每一步的最优选择达到全局最优解。
二、贪心算法在优化问题中的应用1. 最短路径问题最短路径问题是图论中的经典问题,贪心算法可以用来解决一些简单的最短路径问题。
例如,在无权图中,从起点到终点的最短路径可以通过贪心算法来求解,每次选择距离最近的节点作为下一步的目标节点,直到到达终点为止。
2. 背包问题背包问题是一个经典的优化问题,贪心算法可以用来解决一些特定类型的背包问题。
例如,在分数背包问题中,每种物品可以取任意比例,贪心算法可以按照单位价值最高的顺序选择物品放入背包,直到背包装满为止。
3. 任务调度问题任务调度问题是一个常见的优化问题,贪心算法可以用来解决一些简单的任务调度问题。
例如,在单处理器任务调度中,每个任务有一个开始时间和结束时间,贪心算法可以按照结束时间的先后顺序对任务进行调度,以最大化处理器的利用率。
三、案例分析:活动选择问题活动选择问题是一个经典的优化问题,通过贪心算法可以高效地解决。
问题描述如下:假设有n个活动,每个活动都有一个开始时间和结束时间,活动之间不能交叉进行,问如何安排活动才能使参加的活动数量最多。
贪心算法原理及应用
贪心算法原理及应用随着人工智能技术的不断发展,算法的种类也越来越多,其中贪心算法作为一种最基础的算法,也在不断优化和升级。
本文将简要介绍贪心算法原理及其应用,探讨贪心算法的优劣和适用场景。
一、贪心算法原理贪心算法是一种常见的优化算法,它的基本思想是:在每一步选择中都采取当前状态下最优的选择,从而希望最终得到全局最优的解。
贪心算法在每一步选择中都依赖于以前的选择结果,但不依赖于将来的选择结果。
这种贪心选择性质是该算法能达到最终全局最优解的保证。
然而,即使每个局部最优的选择都是正确的,但最终的全局最优解并不一定会得到,因此贪心算法不一定能得到全局最优解,但是在实际问题中,贪心算法通常可以得到非常接近最优解的结果。
二、贪心算法应用1.最小生成树最小生成树是图论中的一个经典算法问题,它可以用贪心算法来解决。
在给定一个带权无向图时,我们需要找到一棵生成树,使得生成树所有边的权值之和最小。
Prim算法和Kruskal算法都是基于这一思想建立的。
2.背包问题背包问题是一种经典的动态规划问题,也可以用贪心算法来解决。
在背包问题中,我们需要找到一种最佳的方案,使得放入背包的物品的总价值最大。
3.活动安排在一组活动中,每个活动都有一个开始时间和结束时间。
如何安排这些活动,使得可以安排的最多?可以用贪心算法进行解决。
三、贪心算法的优劣1.优点优点是:简单,易于实现;对于一些问题可以快速得到答案。
2.缺点缺点是:贪心算法不能保证得到全局最优解,只能得到最终结果接近最优解的结果。
在一些问题中会出现无解的情况。
此外,贪心算法需要根据实际问题进行调整,否则可能会得到错误的答案。
3.适用场景对于一些特殊的问题,贪心算法通常可以得到非常好的效果。
例如上文提到的最小生成树、背包问题和活动安排等等。
在这些问题中,贪心算法可以得到接近最优解的结果。
但是,在一些问题中,贪心算法的结果会偏离真实结果。
四、结语贪心算法是一种简单而实用的算法,它在很多实际问题中都有广泛的应用。
贪心算法知识点总结
贪心算法知识点总结1. 基本原理贪心算法的基本原理是每一步都选择当前状态下的最优解,以期望最终得到全局最优解。
具体来说,贪心算法通常可以分为以下几个步骤:1)从问题的某个初始解出发2)采用一种迭代的方式,逐步将初始解进行优化3)每一步都是基于当前状态的最优选择来进行优化4)直到无法再进行优化,得到问题的最优解由于贪心算法每一步都要选择局部最优解,因此贪心算法通常具有高效性。
然而,贪心算法并不适用于所有问题,其结果不一定是全局最优解。
因此,在使用贪心算法时需要注意问题的特性和约束条件,以免得到错误的结果。
2. 适用情况贪心算法通常适用于满足以下条件的问题:1)问题的最优解满足“最优子结构”性质:即问题的最优解包含了其子问题的最优解2)问题的求解过程具有“贪心选择性”:即每一步都选择当前状态下的最优解,并不需要考虑未来的后果3)问题的约束条件可以通过局部最优选择满足全局最优解:即问题的解空间中存在一些局部最优解,可以通过一系列的局部最优解构建全局最优解在实际应用中,贪心算法通常用于求解最优化问题,如最小生成树、最短路径、任务调度等问题。
由于贪心算法的高效性,它通常能够在较短的时间内得到较为接近最优解的结果。
然而,贪心算法并不适用于所有问题,对于一些问题,贪心算法将得到错误的结果。
因此,在使用贪心算法时需要谨慎选择问题类型和约束条件,以避免错误的结果。
3. 贪心算法实例在下面的部分,我们将介绍一些常见的贪心算法实例,包括背包问题、活动安排问题、霍夫曼编码等。
3.1 背包问题背包问题是一个经典的优化问题,它包括0-1背包问题、分数背包问题等多种类型。
在0-1背包问题中,给定n种物品和一个容量为C的背包,每种物品i的重量为w[i],价值为v[i],求在不超过背包容量的情况下,如何选择物品放入背包,可以使得背包中的总价值最大。
对于0-1背包问题,贪心算法通常不能得到最优解。
然而,在分数背包问题中,贪心算法通常可以得到近似的最优解。
贪心算法通过每次选择局部最优解来达到全局最优
贪心算法通过每次选择局部最优解来达到全局最优贪心算法是一种常用的解决优化问题的算法。
它通过每次选择局部最优解来达到全局最优的目标。
在本文中,我们将介绍贪心算法的原理、应用场景以及优缺点。
一、原理贪心算法的基本原理非常简单:每一步都选择当前状态下的局部最优解,最终得到的结果就是全局最优解。
贪心算法不考虑过去的选择对未来的影响,只关注眼前的最佳选择。
二、应用场景贪心算法在各个领域都有广泛的应用,下面我们将以几个常见的实际问题来说明。
1. 图的最小生成树问题在一个连通无向图中,找到一个包含所有节点且权值最小的无回路子图,这个问题称为最小生成树问题。
贪心算法可以通过每次选择权值最小的边来逐步构建最小生成树。
2. 分糖果问题有一组孩子和一组糖果,每个孩子有一个需求因子和每个糖果有一个大小。
当糖果的大小不小于孩子的需求因子时,孩子可以获得该糖果。
目标是尽可能多地满足孩子的需求,贪心算法可以通过给每个孩子分配满足其需求因子的最小糖果来达到最优解。
3. 区间调度问题给定一个任务列表,每个任务有一个开始时间和结束时间。
目标是安排任务的执行顺序,使得尽可能多的任务能够被完成。
贪心算法可以通过选择结束时间最早的任务来实现最优解。
以上只是一些贪心算法的应用场景,实际上贪心算法可以用于解决各种优化问题。
三、优缺点1. 优点①简单:贪心算法的思路相对简单,容易理解和实现。
②高效:由于只考虑局部最优解,贪心算法的时间复杂度较低,通常能够在较短的时间内得到一个接近最优解的结果。
③可用于近似求解:由于贪心算法不保证得到全局最优解,但可以用于求解近似最优解的问题。
2. 缺点①不保证全局最优解:贪心算法只考虑眼前的最优选择,无法回溯和修正过去的选择,因此不能保证得到全局最优解。
②局部最优解无法转移:在某些情况下,局部最优解并不一定能够转移到全局最优解,导致贪心算法得到的结果偏离最优解。
③对问题的要求较高:由于贪心算法需要找到适合的局部最优解,因此问题必须具备一定的特殊性,而一些问题无法使用贪心算法解决。
易语言 贪心算法
易语言贪心算法贪心算法(Greedy Algorithm)是一种常用的算法思想,它在每一步选择中都采取当前状态下最优的选择,从而希望最终能够获得全局最优解。
本文将介绍贪心算法的基本概念、特点以及应用,并通过一些具体的例子来进一步说明其实现过程和效果。
一、贪心算法的基本概念贪心算法是一种基于贪心策略的求解问题的方法。
它通过不断地做出局部最优选择,来达到全局最优的目标。
贪心算法的基本思想是每一步都选择当前状态下最优的解决方案,而不考虑其对后续步骤的影响。
这种局部最优的选择最终希望能够达到全局最优的结果。
二、贪心算法的特点1. 简单易实现:贪心算法的实现相对简单,不需要复杂的数据结构和算法;同时,贪心算法的思想也较为直观,容易理解和应用。
2. 效率高:相比于其他算法,贪心算法通常具有较高的执行效率,时间复杂度较低。
3. 局限性:贪心算法只关注当前的最优解,而不考虑其对后续步骤的影响,因此可能会得到次优解或不正确的解。
三、贪心算法的应用贪心算法在实际问题中有着广泛的应用。
下面通过几个具体的例子来说明贪心算法的应用过程。
1. 找零问题:假设有一些零钱,如1元、5元、10元、20元、50元和100元,要用最少的零钱凑出一个给定的金额。
贪心算法可以选择面值最大的零钱来凑,然后再选择次大面值的零钱,依次类推,直到凑出给定金额为止。
2. 区间覆盖问题:假设有一些区间,需要选择尽可能少的区间来覆盖给定的目标区间。
贪心算法可以选择结束时间最早的区间,然后排除与该区间重叠的其他区间,依次类推,直到覆盖所有目标区间。
3. 集合覆盖问题:假设有一些需要覆盖的元素,以及一些集合,每个集合包含一些元素,需要选择尽可能少的集合来覆盖所有元素。
贪心算法可以选择包含最多未覆盖元素的集合,然后排除已覆盖的元素,依次类推,直到覆盖所有元素。
四、贪心算法的实现过程贪心算法的实现过程通常包括以下几个步骤:1. 确定问题的最优子结构性质。
2. 建立数学模型来描述问题。
数字凑数算法
数字凑数算法数字凑数算法是一种通过组合给定的数字,使其相加等于目标数字的数学计算方法。
这个算法可以应用在各种领域,例如货币找零、组合优化等。
在本文中,我将介绍两种常见的数字凑数算法:贪心算法和动态规划算法。
一、贪心算法贪心算法是一种简单而直观的算法,它通过每次选择当前最优解来得到全局最优解。
在数字凑数的问题中,贪心算法是基于数字的大小来进行求解的。
具体步骤如下:1. 将给定的数字按照从大到小的顺序排列;2. 从最大的数字开始尝试凑数,如果当前数字小于等于目标数字,则将该数字加入结果中,并将目标数字减去当前数字;3. 继续选择当前最大的数字进行尝试,直到目标数字为0。
虽然贪心算法在一些特定情况下能够得到最优解,但并不适用于所有情况。
例如,当给定的数字集合中存在不互质的数字时,贪心算法可能无法得到最优解。
因此,在某些情况下,我们需要考虑使用动态规划算法。
二、动态规划算法动态规划算法是一种将大问题拆分成子问题并求解的方法。
在数字凑数的问题中,动态规划算法可以通过构建一个状态转移表来求解。
具体步骤如下:1. 创建一个二维数组dp,它的行数为数字的个数加1,列数为目标数字加1;2. 初始化dp的第一行为0,表示不使用任何数字时的解为0;3. 初始化dp的第一列为1,表示当目标数字为0时,只有一种解法,即不使用任何数字;4. 从dp的第二行和第二列开始,使用状态转移方程dp[i][j] = dp[i-1][j] +dp[i][j-numbers[i-1]]来计算dp数组的值,其中numbers[i-1]表示第i个数字;5. 最终,dp的最后一个元素dp[numbers.length][target]即为所求的解。
动态规划算法的时间复杂度为O(n*target),其中n为数字的个数,target为目标数字。
由于需要构建一个二维数组,所以空间复杂度为O(n*target)。
三、总结数字凑数算法是一种通过组合给定的数字,使其相加等于目标数字的数学计算方法。
电子信息技术中的算法设计方法
电子信息技术中的算法设计方法随着科技的不断发展,电子信息技术已经成为现代社会不可或缺的一部分。
而算法作为电子信息技术的核心组成部分,负责处理和解决各种问题,具有重要的意义。
本文将介绍电子信息技术中常见的算法设计方法和其应用。
一、贪心算法贪心算法是一种高效且易于实现的算法设计方法,在电子信息技术中得到了广泛的应用。
其核心思想是通过每一步的最优解来构建最终的解。
贪心算法通常适用于最优化问题,如最短路径、最小生成树等。
以Dijkstra算法为例,该算法通过不断选择当前路径上权值最小的节点来构建最短路径树,以解决从起点到其余节点的最短路径问题。
二、动态规划算法动态规划算法是解决最优化问题的一种常见算法设计方法。
它通过将问题划分为一系列子问题,并找到它们之间的递推关系来求解。
动态规划算法在电子信息技术中的应用非常广泛,如图像处理、语音识别等。
以最长公共子序列(LCS)问题为例,该问题需要找到两个序列中的最长公共部分,可以通过动态规划算法实现。
三、回溯算法回溯算法是一种穷举搜索的算法设计方法,它通过逐步构建解空间并进行试错操作,最终找到满足条件的解。
回溯算法在电子信息技术中的应用包括人工智能、图像处理等领域。
以八皇后问题为例,该问题需要在8×8的棋盘上放置八个皇后,使得它们互相之间不能互相攻击。
回溯算法可以通过穷举搜索的方式找到所有可能的解。
四、分治算法分治算法是将问题拆分为更小而相互独立的子问题,然后将子问题的解合并起来得到原问题的解。
分治算法在电子信息技术中的应用很广泛,如排序算法、信号处理等。
以归并排序为例,该算法将待排序序列拆分为两个子序列,分别进行排序后再进行合并,以实现整个序列的排序。
五、遗传算法遗传算法是一种模拟自然界遗传机制的优化算法,通过模拟进化过程来寻找问题的近似最优解。
遗传算法在电子信息技术中的应用包括优化问题、人工智能等领域。
以人工神经网络的训练为例,遗传算法可以通过不断迭代和进化来寻找最佳的网络参数,以优化网络的性能。
计算机竞赛常用算法
计算机竞赛常用算法在计算机竞赛中,算法的使用至关重要。
计算机竞赛常用算法是指在竞赛中经常被使用的算法,具有高效性和准确性。
本文将介绍几种常见的计算机竞赛常用算法,并对每种算法进行简要的解释和实例分析。
一、贪心算法贪心算法是一种简单而常用的算法。
它的基本思想是通过在每一步中做出局部最优的选择,最终达到全局最优解。
贪心算法常用于优化问题,如背包问题、最短路径问题等。
具体实现时,需要确定问题的子结构和贪心选择性质。
例如,在背包问题中,我们希望在限定重量下,选取一些物品使得总价值最大化。
贪心算法可以选择每次选取质量最轻的物品,直到达到限定重量或物品被选完。
这种策略保证了每次操作都是最优的。
二、动态规划算法动态规划算法常用于解决具有重叠子问题和最优子结构特性的问题。
它通过将原问题分解成若干个子问题,并保存子问题的解,最终得到原问题的解。
动态规划算法常用于最长公共子序列问题、背包问题、最短路径问题等。
以最长公共子序列问题为例,我们需要找到两个序列的最长公共子序列。
动态规划算法可以通过构建一个二维数组,保存子问题的解。
通过填充数组,我们可以找到两个序列的最长公共子序列。
三、深度优先搜索算法深度优先搜索算法用于解决图和树的遍历问题。
它的基本思想是从一个节点开始,依次探索其他相邻节点,直到无法继续探索为止,然后回溯到上一个节点,继续探索其他未访问的节点。
深度优先搜索算法常用于解决迷宫问题、拓扑排序等。
例如,在迷宫问题中,我们需要找到从起点到终点的路径。
深度优先搜索算法可以通过递归或栈的方式实现。
通过不断地向前探索,直到找到终点或无法继续探索,然后回溯到上一个节点,继续探索其他路径。
四、广度优先搜索算法广度优先搜索算法也用于解决图的遍历问题,但与深度优先搜索算法不同,它按照广度方向优先遍历节点。
它的基本思想是从起始节点开始,逐层地向外扩展搜索,直到找到目标节点或搜索完所有节点。
广度优先搜索算法常用于解决最短路径问题、连通性问题等。
贪心算法及其应用
贪心算法及其应用近年来,随着科技的发展和数据的爆炸式增长,优化问题成为了研究的热点。
在高效解决各种优化问题中,贪心算法发挥了重要作用。
本文将介绍贪心算法的定义、特点、优缺点及其常见应用。
一、什么是贪心算法贪心算法是一种常见的算法方法,通过贪心策略来求解问题的最优解。
其思想是在每一个阶段上,选择当前最优解的策略,最终得到的就是问题的最优解。
二、贪心算法的特点贪心算法具有以下特点:1、局部最优解一定是全局最优解的一个组成部分;2、求解过程中不需要回溯;3、贪心算法具有高效性,时间复杂度低。
三、贪心算法的优缺点1、优点贪心算法具有简单、高效等优点。
对于那些没有明确要求最优解的问题,贪心算法是一个不错的选择。
2、缺点贪心算法的局限性在于,有些问题不能用贪心策略求得最优解。
因为每一步选择的最优解并不一定能导致全局最优解。
此外,贪心算法需要注意到问题的结构性质,否则可能做出错误决策。
四、贪心算法的应用1、背包问题背包问题是一个最经典的贪心算法应用场景。
在这个问题中,我们需要将一组物品放到一个容器中。
每个物品有一个权值和一个体积。
容器有一个最大承载体积,求容器可以承载的最大权值。
使用贪心算法在背包问题中是具有局限性的。
但是,在有些情况下,贪心策略是可行的。
例如在只考虑单个维度时,贪心算法以效率极高的速度求得其最优解。
2、最小生成树最小生成树问题是一个常见的求解问题。
其问题的目标是在一张图中找到一棵生成树,该树的所有边权之和最小。
在这个问题中,我们采用贪心策略选择当前最优边并添加到生成树中,以此来求得最优解。
3、哈夫曼编码哈夫曼编码是一种广泛应用的数据压缩算法。
其通过根据字符出现频率选择具有最小权值的二叉树节点,最终构建出哈夫曼树,以此来表示字符的编码信息。
使用哈夫曼编码可以实现对数据的高效压缩和解压缩。
4、调度问题在调度问题中,我们需要找到一种方案,让若干任务在满足约束条件的前提下,以最短的时间完成。
例如,在机器调度问题中,我们需要为不同机器安排任务以最小化整体完成时间。
贪心算法的应用
贪心算法的应用贪心算法是一种经典的算法思想,它在解决一些优化问题时具有很高的效率和实用性。
本文将介绍贪心算法的原理和应用,并以实际场景为例,详细讲解贪心算法的实施过程。
一、贪心算法简介贪心算法是一种基于贪心策略的算法思想,即每一步都选择当前最优解,以期望最终能够达到全局最优解。
它的核心思想是通过不断地做出局部最优选择,从而达到全局最优。
贪心算法通常适用于满足“最有子结构性质”的问题,即通过局部最优解来推导出全局最优解。
二、贪心算法的应用场景贪心算法的应用非常广泛,以下将介绍几个常见的应用场景。
1. 零钱找零问题假设我们需要找零n元,而手上只有面额为1元、2元、5元的硬币若干。
为了找零的硬币数量最少,我们可以采用贪心算法的思想:每一步选择面额最大的硬币,再找零,直到找够n元为止。
2. 区间调度问题给定一个由n个区间组成的集合,每个区间都有一个起始时间和结束时间,我们的目标是在不重叠的前提下,尽量多地选择区间。
解决这个问题的贪心策略是选择结束时间最早的区间,再继续选择剩余区间中结束时间最早的区间,依次类推。
3. 最优装载问题假设有一批货物和一个固定容积的仓库,每个货物有自己的体积和价值。
我们的目标是在仓库容积有限的情况下,选择部分货物使得总价值最大化。
贪心算法可以通过按单位价值排序,每次选择价值最高的货物进行装载,直到仓库容量不足为止。
三、贪心算法的实施过程以区间调度问题为例,介绍贪心算法的实施过程。
1. 首先,将所有区间按照结束时间进行排序。
2. 初始化一个空的结果集res,将第一个区间加入res中。
3. 从第二个区间开始遍历,若当前区间的起始时间大于等于res中最后一个区间的结束时间,则将该区间加入res中。
4. 遍历完所有区间后,res中存放的就是最优解。
通过上述过程,我们可以得到最大化选择的不重叠区间集合,从而解决了区间调度问题。
四、贪心算法的优缺点贪心算法的优点是简单、高效,可以快速地得到一个近似最优解。
贪心算法理解贪心算法的基本原理和应用场景
贪心算法理解贪心算法的基本原理和应用场景贪心算法:理解贪心算法的基本原理和应用场景简介:贪心算法(Greedy Algorithm)是一种常用的算法设计和解决问题的方法。
它以一种贪婪的方式做出每一步的选择,希望最终能够达到整体上的最优解。
本文将介绍贪心算法的基本原理和常见应用场景。
一、贪心算法的基本原理贪心算法的基本原理是每次都做出当前最优的选择,希望最终能够达到整体上的最优解。
贪心算法的优点在于简单、高效,但由于它只关注当前最优解,因此可能无法得到全局最优解。
贪心算法的基本步骤如下:1. 将问题划分为若干子问题,每个子问题都有多个选择;2. 分析子问题的选择,以及每个选择的最优解;3. 根据每个子问题的最优解,做出当前最优的选择;4. 更新已做出选择的子问题集合;5. 重复步骤3和4,直到解决全部子问题。
二、贪心算法的应用场景1. 零钱兑换问题零钱兑换问题是指给定一个金额和一组零钱的面值,如何用最少数量的零钱找零。
贪心算法可以从面值最大的零钱开始,每次找零选择当前面值最大的零钱,直到达到目标金额。
2. 区间调度问题区间调度问题是指给定一组区间,如何选择最多数量的不相交区间。
贪心算法可以根据区间的结束时间进行排序,每次选择结束时间最早的区间,并排除与之重叠的其他区间。
3. 背包问题背包问题是指给定一组物品和一个固定容量的背包,如何选择物品放入背包,使得背包中物品的总价值最大。
贪心算法可以通过计算每个物品的单位价值(即物品的价值与重量的比值)来选择单位价值最高的物品放入背包。
4. 最短路径问题最短路径问题是指在一个有向图或无向图中,找到两个节点之间的最短路径。
贪心算法可以使用Dijkstra算法,每次选择离起始节点最近的未访问节点进行扩展,直到找到目标节点。
5. 活动选择问题活动选择问题是指在一组活动中,选出最大的互相兼容的活动子集合。
贪心算法可以根据活动的结束时间进行排序,每次选择结束时间最早的活动,并排除与之重叠的其他活动。
供应链管理中的订单分配算法使用方法
供应链管理中的订单分配算法使用方法随着电子商务的快速发展,供应链管理已经成为企业不可或缺的一部分。
在供应链管理中,订单分配算法是一个关键的步骤,它能够有效地分配订单给不同的供应商,并确保订单的高效处理和交付。
本文将介绍供应链管理中常用的订单分配算法以及它们的使用方法。
1. 贪心算法(Greedy Algorithm)贪心算法是一种简单而高效的订单分配算法。
它的基本思想是优先选择最有利可得的供应商来分配订单。
贪心算法的优点是简单易实现,并且在大多数情况下能够得到较好的结果。
使用贪心算法进行订单分配时,需要按照一定的优先级规则选择供应商,如价格、可靠性、交货时间等,并根据订单的需求量进行合理的分配。
2. 动态规划算法(Dynamic Programming)动态规划算法是一种更为复杂但优秀的订单分配算法。
它通过将大问题拆分成子问题,并利用已解决的子问题的解来求解更复杂的问题。
使用动态规划算法进行订单分配时,首先需要建立订单和供应商之间的关系模型,然后通过递归地求解子问题来得到最优解。
动态规划算法的优点是能够找到全局最优解,但缺点是计算复杂度较高,需要较长的运行时间。
3. 遗传算法(Genetic Algorithm)遗传算法是一种基于自然遗传和进化理论的优化算法。
在订单分配中,遗传算法通过模拟适者生存和优胜劣汰的自然选择过程,不断优化订单的分配结果。
使用遗传算法进行订单分配时,首先需要利用基因表示供应商的性能指标,如价格、质量、可靠性等,然后通过交叉、变异等操作来产生新的供应商组合,最后通过适应度函数评价每个供应商组合的优劣并选择最优解。
4. 线性规划算法(Linear Programming)线性规划算法是一种常用的优化算法,可以用于解决供应链中的订单分配问题。
它通过建立一组线性方程和约束条件来找到最优的订单分配方案。
线性规划算法的优点是可以在较短的时间内求解最优解,但缺点是对于非线性问题的求解效果较差。
贪心算法
6.贪心方法模型
a.工程计划模型 b.部分背包与每步最优 c.构造贪心算法
a.工程计划模型
我们常常碰到这样的问题:完成一个工程需
要若干个步骤,每个步骤都有若干种方法, 图示—— 步骤a 步骤b 步骤c ... 步骤n 方法b1 方法c1 方法a1 方法b2 方法c2 方法n1 方法a2 方法b3 方法c3 方法c4
种树问题:一条街道分为n个区域(按1-n编号), 每个都可种一棵树。有m户居民,每户会要求在区 域i-j区间内种至少一棵树。现求一个能满足所有要 求且种树最少的方案。 算法构造: 1.对于要求,以区间右端(升序)为首要关键字, 左端(升序)为次要关键字排序。 2.按排好的序依次考察这些要求,若未满足,则在 其最右端的区域种树,这时可能会满足多个要求。 证明思路:解法并不唯一,关键是证明没有比该解 法更好的解法。按步骤1排序之后,会发现对于每 个要求,在最右边的区域内种树所得的结果总不会 差于在其他区域种树。至于为什么这样排序,留给 你——读者们思考吧。
每个方法有一个权值(如效率、质量),其大小往 往和其他步骤中选取的方法有关。有些时候权值无 意义,表示方法不可选择。要求给出一个方法组合, 是权值和最大。 在这里,暂且把它称作“工程计划”。很多实际问 题都可以归纳为这个模型。 对于不同形式的工程计划,我们有不同的解法。 若权值与整个过程或前后步骤的方法选择都有关, 我们使用搜索算法——时间复杂度高得吓人。 若每个权值只与上(或下)一步或少数几步的方法 选择都有关,我们使用动态规划——有比较高的效 率,在下一章会讲到。 若每个权值与其他步骤的方法选择都没有关系,我 们使用贪心方法。
算法分析:设a[i]为第I堆纸牌的张数(0<=I<=n), v为均分后每堆纸牌的张数,s为最小移动次数。 我们用贪心算法,按照从左到右的顺序移动纸牌。 如第I堆的纸牌数不等于平均值,则移动一次(即s 加1),分两种情况移动: 1.若a[i]>v,则将a[i]-v张从第I堆移动到第I+1堆; 2.若a[i]<v,则将v-a[i]张从第I+1堆移动到第I堆。 为了设计的方便,我们把这两种情况统一看作是将 a[i]-v从第I堆移动到第I+1堆,移动后有a[i]=v; a[I+1]=a[I+1]+a[i]-v. 在从第I+1堆取出纸牌补充第I堆的过程中可能回出 现第I+1堆的纸牌小于零的情况。
贪心算法与背包问题的求解策略
贪心算法与背包问题的求解策略贪心算法(Greedy Algorithm)是一种常用的算法策略,用于求解最优化问题。
背包问题(Knapsack Problem)则是一个经典的组合优化问题,涉及在限制条件下如何选择物品以最大化价值。
本文将探讨贪心算法在解决背包问题时的应用与求解策略。
一、背包问题简介背包问题是一个常见的动态规划问题,其基本形式为:有一个背包,容量为C(常为非负整数),有n个物品,每个物品的重量为w[i],价值为v[i]。
现在需要从这些物品中选择一部分装入背包,使得在满足背包容量的限制下,所装入物品的总价值最大化。
二、贪心算法的基本思想贪心算法的基本思想是,每一步都选择当前情况下的最优解,希望通过每一步的最优解最终达到全局最优解。
然而,贪心算法并不是适用于所有问题的通用解决方法,它适用于一些特定的问题,如背包问题。
三、贪心算法在背包问题中的应用在背包问题中,常见的贪心策略有两种:按价值密度排序和按重量排序。
下面将分别介绍这两种贪心策略的具体应用。
1. 按价值密度排序按价值密度排序是指将物品按照单位重量的价值从大到小进行排序。
具体操作步骤如下:(1)计算每个物品的价值密度,即v[i]/w[i]。
(2)按照价值密度从大到小的顺序对物品进行排序。
(3)从价值密度最高的物品开始,依次将物品放入背包,直至背包容量达到上限或无物品可放。
2. 按重量排序按重量排序是指将物品按照重量从小到大进行排序。
具体操作步骤如下:(1)按照物品的重量从小到大进行排序。
(2)从重量最小的物品开始,依次将物品放入背包,直至背包容量达到上限或无物品可放。
四、贪心算法的优缺点贪心算法相比其他算法具有简单、高效的特点。
然而,贪心算法并不是万能的,它在某些情况下可能无法得到最优解。
例如,在背包问题中,贪心算法按照价值密度排序的策略并不能保证一定能得到最优解,因为可能存在某些物品的价值密度很高,但重量也很大,无法放入背包。
五、贪心算法的应用场景贪心算法常被应用于一些特定的问题领域,如最小生成树、调度问题、图着色等。
图论中的图着色问题算法
图论中的图着色问题算法图着色问题是图论中的一个重要研究课题,它的目标是给定一个无向图,为每个顶点分配一个颜色,使得相邻的顶点拥有不同的颜色。
这个问题有着广泛的应用,例如地图着色、课程时间表安排以及调度等领域。
本文将介绍几种常见的图着色算法。
一、贪心算法贪心算法是解决图着色问题最直接且简便的方法之一。
其基本思想是从图的某个顶点开始,依次为每个顶点选择一个未被使用的最小颜色号。
该算法的具体步骤如下:1. 选择一个起始顶点v,并为其分配一个颜色c。
2. 对于v的所有相邻顶点u,如果u未着色,则为u选择一个未被使用的最小颜色号,并标记u为已着色。
3. 重复步骤2,直到所有顶点都被着色。
贪心算法的时间复杂度为O(n^2),其中n为顶点数。
该算法的缺点是可能得到的着色方案不是最优解。
二、回溯算法回溯算法是另一种常见的用于解决图着色问题的算法。
其基本思想是通过不断尝试不同的着色方案,直到找到一个满足条件的解。
该算法的具体步骤如下:1. 选择一个起始顶点v,并为其分配一个颜色c。
2. 对于v的所有相邻顶点u,如果u未着色,则为u选择一个未被使用的颜色号,并标记u为已着色。
3. 选择下一个未着色的顶点作为新的起始顶点,重复步骤2。
4. 如果无法为任何顶点着色,则回溯到上一步,修改之前的着色方案,为当前顶点选择一个新的颜色。
5. 重复步骤3和步骤4,直到所有顶点都被着色。
回溯算法的时间复杂度取决于图的结构和颜色数目,一般情况下是指数级的。
该算法可以得到最优解,但在处理大规模问题时效率较低。
三、基于现有算法的改进除了贪心算法和回溯算法外,还存在一些基于这两种算法的改进方法,以提高图着色问题的求解效率。
例如,使用启发式算法、剪枝技术以及约束求解等方法。
启发式算法是一种非确定性的搜索算法,通过引入启发函数来指导搜索过程,以期望更快地找到一个不错的解。
典型的启发式算法包括Tabu搜索、模拟退火算法等。
剪枝技术是在搜索过程中通过判断某些分支的无效性,从而减少搜索空间,提高算法效率。
贪心算法实验报告
贪心算法实验报告贪心算法实验报告引言:贪心算法是一种常用的算法设计思想,它在求解最优化问题中具有重要的应用价值。
本实验报告旨在介绍贪心算法的基本原理、应用场景以及实验结果,并通过实例加以说明。
一、贪心算法的基本原理贪心算法是一种以局部最优解为基础,逐步构建全局最优解的算法。
其基本原理是在每一步选择中都采取当前状态下最优的选择,而不考虑之后的结果。
贪心算法通常具备以下特点:1. 贪心选择性质:当前状态下的最优选择一定是全局最优解的一部分。
2. 最优子结构性质:问题的最优解可以通过子问题的最优解来构造。
3. 无后效性:当前的选择不会影响以后的选择。
二、贪心算法的应用场景贪心算法适用于一些具有最优子结构性质的问题,例如:1. 路径选择问题:如Dijkstra算法中的最短路径问题,每次选择当前距离最短的节点进行扩展。
2. 区间调度问题:如活动选择问题,每次选择结束时间最早的活动进行安排。
3. 零钱找零问题:给定一些面额不同的硬币,如何用最少的硬币凑出指定的金额。
三、实验设计与实现本次实验选择了一个经典的贪心算法问题——零钱找零问题,旨在验证贪心算法的有效性。
具体实现步骤如下:1. 输入硬币面额和需要凑出的金额。
2. 对硬币面额进行排序,从大到小。
3. 从面额最大的硬币开始,尽可能多地选择该面额的硬币,直到不能再选择为止。
4. 重复步骤3,直到凑出的金额等于需要凑出的金额。
四、实验结果与分析我们通过对不同金额的零钱找零问题进行实验,得到了如下结果:1. 当需要凑出的金额为25元时,贪心算法的结果为1个25元硬币。
2. 当需要凑出的金额为42元时,贪心算法的结果为1个25元硬币、1个10元硬币、1个5元硬币、2个1元硬币。
3. 当需要凑出的金额为63元时,贪心算法的结果为2个25元硬币、1个10元硬币、1个1元硬币。
通过实验结果可以看出,贪心算法在零钱找零问题中取得了较好的效果。
然而,贪心算法并不是适用于所有问题的万能算法,它的有效性取决于问题的特性。
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贪心算法思想:顾名思义,贪心算法总是作出在当前看来最好的选择。
也就是说贪心算法并不从整体最优考虑,它所作出的选择只是在某种意义上的局部最优选择。
当然,希望贪心算法得到的最终结果也是整体最优的。
虽然贪心算法不能对所有问题都得到整体最优解,但对许多问题它能产生整体最优解。
如单源最短路经问题,最小生成树问题等。
在一些情况下,即使贪心算法不能得到整体最优解,其最终结果却是最优解的很好近似。
贪心算法的基本要素:1.贪心选择性质。
所谓贪心选择性质是指所求问题的整体最优解可以通过一系列局部最优的选择,即贪心选择来达到。
这是贪心算法可行的第一个基本要素,也是贪心算法与动态规划算法的主要区别。
动态规划算法通常以自底向上的方式解各子问题,而贪心算法则通常以自顶向下的方式进行,以迭代的方式作出相继的贪心选择,每作一次贪心选择就将所求问题简化为规模更小的子问题。
对于一个具体问题,要确定它是否具有贪心选择性质,必须证明每一步所作的贪心选择最终导致问题的整体最优解。
2. 当一个问题的最优解包含其子问题的最优解时,称此问题具有最优子结构性质。
问题的最优子结构性质是该问题可用动态规划算法或贪心算法求解的关键特征。
贪心算法的基本思路:从问题的某一个初始解出发逐步逼近给定的目标,以尽可能快的地求得更好的解。
当达到算法中的某一步不能再继续前进时,算法停止。
该算法存在问题:1. 不能保证求得的最后解是最佳的;2. 不能用来求最大或最小解问题;3. 只能求满足某些约束条件的可行解的范围。
实现该算法的过程:从问题的某一初始解出发;while 能朝给定总目标前进一步do求出可行解的一个解元素;由所有解元素组合成问题的一个可行解;用背包问题来介绍贪心算法:背包问题:有一个背包,背包容量是M=150。
有7个物品,物品可以分割成任意大小。
要求尽可能让装入背包中的物品总价值最大,但不能超过总容量。
物品 A B C D E F G重量35 30 60 50 40 10 25价值10 40 30 50 35 40 30分析如下目标函数:∑pi最大约束条件是装入的物品总重量不超过背包容量:∑wi<=M( M=150)。
(1)根据贪心的策略,每次挑选价值最大的物品装入背包,得到的结果是否最优?(2)每次挑选所占重量最小的物品装入是否能得到最优解?(3)每次选取单位重量价值最大的物品,成为解本题的策略。
值得注意的是,贪心算法并不是完全不可以使用,贪心策略一旦经过证明成立后,它就是一种高效的算法。
贪心算法还是很常见的算法之一,这是由于它简单易行,构造贪心策略不是很困难。
可惜的是,它需要证明后才能真正运用到题目的算法中。
一般来说,贪心算法的证明围绕着:整个问题的最优解一定由在贪心策略中存在的子问题的最优解得来的。
对于背包问题中的3种贪心策略,都是无法成立(无法被证明)的,解释如下:贪心策略:选取价值最大者。
反例:W=30物品:A B C重量:28 12 12价值:30 20 20根据策略,首先选取物品A,接下来就无法再选取了,可是,选取B、C则更好。
(2)贪心策略:选取重量最小。
它的反例与第一种策略的反例差不多。
(3)贪心策略:选取单位重量价值最大的物品。
反例:W=30物品:A B C重量:28 20 10价值:28 20 10根据策略,三种物品单位重量价值一样,程序无法依据现有策略作出判断,如果选择A,则答案错误。
所以需要说明的是,贪心算法可以与随机化算法一起使用,具体的例子就不再多举了。
(因为这一类算法普及性不高,而且技术含量是非常高的,需要通过一些反例确定随机的对象是什么,随机程度如何,但也是不能保证完全正确,只能是极大的几率正确)。
几种常见的贪心算法有人说贪心算法是最简单的算法,原因很简单:你我其实都很贪,根本不用学。
有人说贪心算法是最复杂的算法,原因也很简单:这世上贪的人太多了,那轮到你我的份?不论难度如何,贪心算法都是一个很重要的算法,我在网上以及书上题目中,总结了三类较为常见,也十分经典的贪心算法,这里略表介绍。
(注:由于没有现成的名字可用,这三种类型贪心算法的名字都是我自己取的,只是用一个词语去表达一类的贪心问题)。
1.线段覆盖(lines cover)题目大意:在一维空间中告诉你N条线段的起始坐标与终止坐标,要求求出这些线段一共覆盖了多大的长度。
解题思路:将线段按其坐标进行排序(排序的具体方法:按起始坐标排,起始坐标相同的按终止坐标排,都是小在前大在后),使之依次递增,并按顺序分别编号为X(i),X(i).a代表其起始坐标,X(i).b代表其终止坐标。
然后按排好的顺序依次处理:定义一个变量last记录考虑到当前线段之时被线段覆盖的最大的坐标值,再定义一个变量length记录当前线段覆盖的长度。
对于后面的线段,我们把它看成由两个部分组成,即把它分成last之前的线段和last 之后的线段。
(如果线段全部处在last之后,其last之前的部分不存在。
)由于我们排过序,我们可以肯定当前考虑的线段X(i)其处在last之前的部分不会对length 造成影响(因为X(i-1).b=last,X(i).a>=X(i-1).a,即X(i)在last之前的部分所处位置肯定被线段X(i-1)覆盖过),所以会对length产生影响的即是X(i)处在last之后的部分。
所以我们可以依次对每条线段做如下处理:(初始化length为零,last为负无穷)length+=X(i).b-last (X(i).a<=last 且X(i).b>=last)length+=X(i).b-X(i).a (X(i).a>last)last=X(i).b;最后length就为我们所需要的答案。
2.最优数对(best pair)题目大意:按递增的顺序告诉你N个正整数和一个实数P,要求求出求出该数列中的比例最接近P的两个数(保证绝对没有两个数使得其比值为P)。
解题思路:定义两个指针i和j,先初始化i=j=1,然后进行如下操作:当code[j]/code[i]>p时,inc(j);当code[j]/code[i]<p时,inc(i)。
记录其中产生的最优值即为答案。
3.连续数之和最大值(max sum)题目大意:给出一个长度为N的数列(数列中至少有一个正数),要求求出其中的连续(也可以加入a和b来限制连续数的长度不小于a且不大于b)。
数之和的最大值。
解题思路:先说不加限制的那种,定义一个统计变量tot,然后用循环进行如下操作:inc (tot,item)其中如果出现tot<0的情况,则将tot赋值为0。
在循环过程之中tot 出现的最大值即为答案。
如果加入了限制条件的话,问题就变得难一些了(这句真的不是废话)。
为此我们先定义数组sum[i]来表示code[1]到code[i]之和(这样的话code[a]~code[b]的和我们就可以用sum[b]-sum[a-1]来表示了)。
再维护一个数组hash[i]来表示满足条件的sum[a-1]的下标,并使之按递增顺序排列,这样当前以第i的数为终止的数列的最大值肯定就是sum[i]-sum[hash[1]]。
现在我们来讨论hash数组之中的数据需要满足的条件和如何维护的具体问题:当考虑到以第i个数为结尾时,hash[i]所表示的下标需要满足的第一个条件就是题目规定的长度限制,我们需要实时的加入满足长度规定的下标,删除不符合要求的下标。
其次,与不加限制条件时相同,若sum[i]-sum[hash[1]]的值小于零,则清空数组hash。
维护时可以这样,当考虑到第i个数时,我们就将下标i-a+1加入到hash中,因为hash中原来已经排好序,因此我们我们可以用插入排序来维护hash的递增性,然后我们考察hash[1],若hash[1]<i-b+1,则证明其已超出长度限制,我们就将其删除,接着再考虑更新后的hash[1],如此重复直至找到一个满足条件的hash[1]为止。
我们可以用链表来表示hash,这样就可以减少数据加入和删除时频繁数据移动的时间消耗。
记录下sum[i]-sum[hash[1]]的最大值即为答案。
动态规划和贪心算法相同与不同:相同点:动态规划和贪心算法都是一种递推算法;均有局部最优解来推导全局最优解;不同点:贪心算法:1.贪心算法中,作出的每步贪心决策都无法改变,因为贪心策略是由上一步的最优解推导下一步的最优解,而上一部之前的最优解则不作保留。
2.由(1)中的介绍,可以知道贪心法正确的条件是:每一步的最优解一定包含上一步的最优解。
动态规划算法:1.全局最优解中一定包含某个局部最优解,但不一定包含前一个局部最优解,因此需要记录之前的所有最优解。
2.动态规划的关键是状态转移方程,即如何由以求出的局部最优解来推导全局最优。
3.边界条件:即最简单的,可以直接得出的局部最优解。
贪心算法的理论基础:借助于拟阵工具,可建立关于贪心算法的较一般的理论。
这个理论对确定何时使用贪心算法可以得到问题的整体最优解十分有用。
1. 拟阵拟阵M定义为满足下面3个条件的有序对(S,I):(1)S是非空有限集。
(2)I是S的一类具有遗传性质的独立子集族,即若B∈I,则B是S的独立子集,且B的任意子集也都是S的独立子集。
空集∅必为I的成员。
(3)I满足交换性质,即若A∈I,B∈I且|A|<|B|,则存在某一元素x∈B-A,使得A∪{x}∈I。
例如,设S是一给定矩阵中行向量的集合,I是S的线性独立子集族,则由线性空间理论容易证明(S,I)是一拟阵。
拟阵的另一个例子是无向图G=(V,E)的图拟阵。
给定拟阵M=(S,I),对于I中的独立子集A∈ I,若S有一元素x∈ A,使得将x 加入A后仍保持独立性,即A∪{x} ∈ I,则称x为A的可扩展元素。
当拟阵M中的独立子集A没有可扩展元素时,称A为极大独立子集。
下面的关于极大独立子集的性质是很有用的。
定理1:拟阵M中所有极大独立子集大小相同。
这个定理可以用反证法证明。
若对拟阵M=(S,I)中的S指定权函数W,使得对于任意x∈S,有W(x)>0,则称拟阵M为带权拟阵。
依此权函数,S的任一子集A的权定义为。
2. 关于带权拟阵的贪心算法许多可以用贪心算法求解的问题可以表示为求带权拟阵的最大权独立子集问题。
给定带权拟阵M=(S,I),确定S的独立子集A∈I使得W(A)达到最大。
这种使W(A)最大的独立子集A称为拟阵M的最优子集。
由于S中任一元素x的权W(x)是正的,因此,最优子集也一定是极大独立子集。
例如,在最小生成树问题可以表示为确定带权拟阵的最优子集问题。
求带权拟阵的最优子集A的算法可用于解最小生成树问题。
下面给出求带权拟阵最优子集的贪心算法。