贪心算法

零、贪心思想起源

鸡兔同笼
鸡兔同笼超难练习题.doc
抽屉原理
抽屉原理练习题.doc
容斥原理最值
http://139.196.53.116/ml/index.php/archives/104/

一、什么是贪心算法

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贪心算法(又称贪婪算法)是指,在对问题求解时,总是做出在当前看来是最好的选择。也就是说,不从整体最优上加以考虑,算法得到的是在某种意义上的局部最优解

至于是不是最优解,(最少的步骤),要看这个问题到底是不是具有贪心选择性的。也就是看是不是全局最优解是由局部最优解产生的。对于这个事情,需要严格的数学证明才行。

二、背包问题

有一个背包,背包容量是M=150kg。有7个物品,物品不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ABCDEFG
重量3530650401025
价值10403050354030

分析:
目标函数:∑pi最大 [1] 
约束条件是装入的物品总重量不超过背包容量:∑wi<=M(M=150)
⑴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?
⑵每次挑选所占重量最小的物品装入是否能得到最优解?
⑶每次选取单位重量价值最大的物品,成为解本题的策略。

三、马踏棋盘

在8×8方格的棋盘上,从任意指定方格出发,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。
分析:
优先选择‘出口’最小的进行搜索,‘出口’的意思是在这些子结点中它们的可行子结点的个数,也就是‘孙子’结点越少的越优先跳,为什么要这样选取,这是一种局部调整最优的做法,如果优先选择出口多的子结点,那出口少的子结点就会越来越多,很可能出现‘死’结点(顾名思义就是没有出口又没有跳过的结点)

四、埃及分数

如把3/7和13/23分别化为三个单位分数的和。
步骤一: 用b 除以a,得商数q1 及余数r1。(r1=b - a*q1)
步骤二:把a/b 记作:a/b=1/(q1+1)+(a-r1)/b(q1+1)
步骤三:重复步骤2,直到分解完毕
3/7=1/3+2/21=1/3+1/11+1/231
13/23=1/2+3/46=1/2+1/16+1/368

五、均分纸牌

有 N 堆纸牌,编号分别为 1,2,…, N。每堆上有若干张,但纸牌总数必为 N 的倍数。可以在任一堆上取若于张纸牌,然后移动。
  移牌规则为:在编号为 1 堆上取的纸牌,只能移到编号为 2 的堆上;在编号为 N 的堆上取的纸牌,只能移到编号为 N-1 的堆上;其他堆上取的纸牌,可以移到相邻左边或右边的堆上。
  现在要求找出一种移动方法,用最少的移动次数使每堆上纸牌数都一样多。
  例如 N=4x4 堆纸牌数分别为:
  ① 9 ② 8 ③ 17 ④ 6
  移动3次可达到目的:
  从 ③ 取 4 张牌放到 ④ (9 8 13 10) -> 从 ③ 取 3 张牌放到 ②(9 11 10 10)-> 从 ② 取 1 张牌放到①(10 10 10 10)。

分析:
从第一堆牌开始处理,如果第一堆牌整好是avg那么就放在一边不管了。
如果第一堆牌不是avg,那么就要把第二堆牌(合法的移动只有从2移到1,这也是这个算法的精髓之处)移动几张到第一堆,恰好使第一堆等于avg,从而只考虑第二堆开始到第N堆为止这些堆如何搞的子问题。然后依次递归下去。
这里的一个小技巧是认为牌数可以为负数,这样才能继续下去。综上,这个步骤是合理的。但是看不出来是最优的。可见,贪心法确实是比较容易实现,因为比较符合人类直觉,但是不好证明。

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