常用算法 --- 贪心法

 

   贪婪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】    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<n;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    <stdio.h> 

# include    <stdlib.h> 

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;i<n;i++)  

  scanf(“%d”,&a[i]); 

 box_h=box_t=NULL; 

 box_count=0; 

 for (i=0;i<n;i++) 

 {

  p=(ELE *)malloc(sizeof(ELE)); 

  p->vno=i; 

  for (j=box_h;j!=NULL;j=j->next) 

   if (j->remainder>=a[i])    break; 

   if (j==NULL) 

   { 

    j=(HNODE *)malloc(sizeof(HNODE)); 

    j->remainder=box_volume;

    j->remainder-=a[i];

    j->head=NULL; 

    if (box_h==NULL)   

     box_h=box_t=j; 

    else

     box_t=box_t->next=j; 

    j->next=NULL; 

    box_count++; 

   } 

   else 

    j->remainder-=a[i]; 

   for (q=j->head;q!=NULL&&q->link!=NULL;q=q->link); 

   if (q==NULL) 

   { 

    p->link=j->head; 

    j->head=p; 

   } 

   else 

   {  

    p->link=j->head; 

    j->head=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%2d只箱子,还剩余容积%4d,所装物品有;/n”,i,j->remainder); 

  for (p=j->head;p!=NULL;p=p->link) 

   printf(“%4d”,a[p->vno]); 

  printf(“/n”); 

 } 

 

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