贪心算法——参考《趣学算法》

简介: 贪心算法——参考《趣学算法》

一、何为贪心算法

初识: 一个贪心算法总是做出当前最好的选择,也就是说,它期望通过局部最优解选择,从而得到全局最优的解决方案。 ——《算法导论》
理解: 说白了,贪心算法,顾名思义,它是一个“活在当下,只顾眼前”的算法。
问题特征: 贪心选择性质+最优子结构
①贪心选择:原问题局部最优解,可以通过整体最优解得到。应用同一规则,将原问题,变成一个相似但是问题规模更小的子问题。选择时候,都依赖于前一步已经做出的选择。
②最优子结构:原问题的最优解,包含子问题的最优解,称此问题具有最优子结构性质。如下图:
原问题S中选择出一个最优解ai,转化为求S-{ai}的问题了,原问题的S的最优解包含了S-{ai}的最优解,则说明该问题满足最优子结构性质。通俗的说:你儿子苦恼,你也跟着苦恼,如果他的问题解决了,那么你的问题也跟着解决了。
在这里插入图片描述
解决方案: 贪心策略+局部最优=全局最优
①贪心策略:根据问题不同,贪心策略也不同。例如:选苹果,“选最大的苹果?还是选最红的苹果?”
②局部最优:接上例子,选完最大的苹果后,下次又从剩下的堆里选“最大的苹果”。
⚠注意:
①一旦做出选择,不可以反悔。
②有可能得到的不是最优解,而是最优解的近似值。
③选择什么贪心策略,直接决定算法的好坏。
常见的贪心算法:
会议问题、最优装载问题、背包问题、最短路径问题、哈夫曼编码问题、最小生成树问题.....

二、最优装载问题

背景: 你是一名海盗,一天你开着你的海盗船,发现一艘载有大量古董的运输船。你肯定要去“搜集”古董。但是你海盗船只能载“30单位”的物件,并且你只能运输一次,那么你要“搜集”哪些古董,才能保证利益最大化呢?下面我们来看有那些物件:
古董:(假设每个物品价值相近)
| 古董|青花瓷 |玉盘 | 玉石|手镯 |金条 |丝绸 | 大鼎|琉璃盏|
|--|--|--|--|--|--|--|--|--|--|--|
| 重量(单位)| 5|3 | 10| 2| 7| 4| 14 |11 |
分析问题: “如何使得利益最大化”这个问题很明显满足贪心算法特征:贪心选择+最优子结构,贪心选择:选择一个最轻的以后,再在剩下的古董中选择最轻的。最优子结构:原问题的最优解,包含了子问题的最优解。
解决问题: 每次选择最轻的古董,直到海盗船装不下为止。
①排序:把古董由轻到重给排序好。
函数:sort(begin,end,comparison)
参数:(begin,end) 待排数组的首地址和尾地址comparison自己编写的函数,以适应不同的数据结构。
头文件 #include<algorithm>
| 古董|手镯 |玉盘 | 丝绸|青花瓷 |金条 |玉石 |琉璃盏 |大鼎|
|--|--|--|--|--|--|--|--|--|--|--|
| 重量(单位)| 2|3 | 4 | 5| 7| 10| 11 |14 |20|
②代码如下:

#include<iostream>
#include<algorithm>//sort的头文件
#include<string.h>
using namespace std;
#define NUM 8        //古董数量
#define MaxWeight 30//海盗船最大容量
typedef struct Antique
{
   
   
    char name[10];
    int weight;
}antique;
bool Comparison(antique a,antique b)
{
   
   
    return a.weight < b.weight;
}
void ShowAntique(antique* objects,int len)
{
   
   
    cout << "\n古董:\t";
    for (int i = 0; i < len; ++i)
    {
   
   
        cout << (objects + i)->name << "\t";
    }
    cout << "\n重量:\t";
    for (int i = 0; i < len; ++i)
    {
   
   
        cout << (objects + i)->weight << "\t";
    }
}
int main()
{
   
   
    antique objects[NUM] = {
   
    {
   
   "青花瓷",5} ,{
   
   "玉盘",3}, {
   
   "玉石",10} ,{
   
   "手镯",2}, {
   
   "金条",7} ,{
   
   "丝绸",4},{
   
   "大鼎",14} ,{
   
   "琉璃盏",11}};
    cout << "\n初始古董";
    ShowAntique(objects,NUM);

    cout << "\n排序后古董:";
    sort(objects, objects + NUM, Comparison);
    ShowAntique(objects,NUM);

    antique MyBoat[NUM] ;//海盗船
    int Myweight = 0;//海盗船的初始重量
    int count = 0;    //物件数量
    while (Myweight<MaxWeight)
    {
   
   
        strcpy_s(MyBoat[count].name, objects[count].name);
        MyBoat[count].weight = objects[count].weight;
        Myweight +=  objects[count].weight;
        if (Myweight > MaxWeight)
            break;
        count++;
    }
    cout << "\n拿上海盗船的古董:";
    ShowAntique(MyBoat,count);
    return 0;
}

③运行截图
在这里插入图片描述

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