贪心算法的应用

 目录

1 实验名称

2 实验目的

3 实验内容

4 实验设计及实现

4.1 背包问题

4.1.1 方法代码一

4.1.2 方法代码二

4.2 活动安排问题

5 运行结果

5.1 背包问题

5.1.1 方法代码一

5.1.2 方法代码二

5.2 活动安排问题


1 实验名称

      贪心算法的应用

2 实验目的

       通过本实验,掌握贪心算法解决问题的算法效率分析方法,运用贪心算法解决问题的思想,解决实际问题。

3 实验内容

       理解贪心算法的内涵,并能够解决实际问题,如:背包问题、活动安排等问题,并对算法进行分析。打印输出。

4 实验设计及实现

4.1 背包问题

4.1.1 方法代码一

#include<stdio.h>
#define MAX 200

typedef struct Solution
{
    float x[MAX]; //表示该号物品放在多少背包里
    int order[MAX];//表示物品的序号,相当其名字

}Solution;

Solution X;
int m=15;//背包容量
int n=7;//物品数量
int p[]={10,5,15,7,6,18,3};
int w[]={2,3,5,7,1,4,1};


void GreedyKnapsack(int weight[]){
    float cu;
    int i;
    cu=float(m);
    
    for(i=0;i<n;i++){
        if(weight[i]>cu)
            break;
        X.x[i]=1;
        cu=cu-weight[i];
    }
    if(i<n){
        X.x[i]=cu/weight[i];
    }
}
//按价值排序
bool compare1(int i,int j){
    if((p[i]<p[j]))
        return true;
    else return false;
}
//按重量排序
bool compare2(int i,int j){
    if((w[i]>w[j]))
        return true;
    else return false;
}

// 按价值/重量排序
bool compare3(int i,int j){
    if((float)(p[i]/w[i]<p[i]/w[j]))
        return true;
    else return false;
}
void swap(int &a,int &b){
    int t=a;
    a=b;
    b=t;
}

void sort(int type){
    
    int i,j;
    for(i=0;i<n-1;i++){
        int k=i;
        for(j=i+1;j<n;j++){
            if(type==1){
                if(compare1(k,j))
                    k=j;
            }
            else if(type==2){
                if(compare2(k,j))
                    k=j;
            }
            else
            {
                if (compare3(k,j))
                    k=j;   
            }
            if(k!=i){
                swap(p[i],p[k]);
                swap(w[i],w[k]);
                swap(X.order[i],X.order[k]);
            }
            
        }
    }
}

void init(){
    for(int i=0;i<n;i++){
        X.order[i]=i;
        X.x[i]=0;
    }
}

void show()
{
    float total=0,weight=0;
    for(int i=0;i<n;i++)
    {
    total+=p[i]*X.x[i];
    weight+=w[i]*X.x[i];
    printf("装入的包的序号:%d 装入的份量%.6f\n",X.order[i],X.x[i]);
    printf("\n 背包的总价值 fp:%.2f,背包的总质量 fw:%.2f\n",total,weight);

    }
}
void main()
{
    for(int i=1;i<=3;i++)
    {
    printf("\t\t 策略%d:\n",i);
    printf("解向量 x%d:\n",i);
    init();
    sort(i);
    GreedyKnapsack(w);
    show();
    }
} 

4.1.2 方法代码二

#include <stdio.h>
#include<stdlib.h>
#define MAXSIZE 100 //假设物体总数
#define M 20 //背包的载荷能力

//算法核心,贪心算法
void GREEDY(float w[], float x[], int sortResult[], int n)
{
float cu = M;
int i = 0;
int temp = 0;

for (i = 0; i < n; i++)//准备输出结果
{
x[i] = 0;
}

for (i = 0; i < n; i++)
{
temp = sortResult[i];//得到取物体的顺序
if (w[temp] > cu)
{
break;
}

x[temp] = 1;//若合适则取出
cu -= w[temp];//将容量相应的改变
}

if (i <= n)//使背包充满
{
x[temp] = cu / w[temp];
}

return;
}

void sort(float tempArray[], int sortResult[], int n)
{
int i = 0, j = 0;
int index = 0, k = 0;

for (i = 0; i < n; i++)//对映射数组赋初值0
{
sortResult[i] = 0;
}

for (i = 0; i < n; i++)
{
float temp = tempArray[i];

index = i;

//找到最大的效益并保存此时的下标
for (j = 0; j < n; j++)
{
if ((temp < tempArray[j]) && (sortResult[j] == 0))
{
temp = tempArray[j];
index = j;
}
}

//对w[i]作标记排序
if (sortResult[index] == 0)
{
sortResult[index] = ++k;
}
}

//修改效益最低的sortResult[i]标记
for (i = 0; i < n; i++)
{
if (sortResult[i] == 0)
{
sortResult[i] = ++k;
}
}

return;
}

//得到本算法的所有输入信息
void getData(float p[], float w[], int *n)
{
int i = 0;

printf("please input the total count of object: ");
scanf("%d", n);

printf("Please input array of p :\n");
for (i = 0; i < (*n); i++)
{
scanf("%f", &p[i]);
}

printf("Now please input array of w :\n");
for (i = 0; i < (*n); i++)
{
scanf("%f", &w[i]);
}

return;
}

void output(float x[], int n)
{
int i;

printf("\n\nafter arithmetic data: advise method\n");
for (i = 0; i < n; i++)
{
printf("x[%d]\t", i);
}

printf("\n");
for (i = 0; i < n; i++)
{
printf("%2.3f\t", x[i]);
}

return;
}

int main()
{
float p[MAXSIZE], w[MAXSIZE], x[MAXSIZE];
int i = 0, n = 0;
int sortResult[MAXSIZE];

getData(p, w, &n);

for (i = 0; i < n; i++)
{
x[i] = p[i] / w[i];
}

sort(x, sortResult, n);

GREEDY(w, x, sortResult, n);

output(x, n);
system("pause");

}

4.2 活动安排问题

#include <stdio.h>
#define N 15

void sort(int S[],int F[],int n);
void arrange(int S[],int F[],int n);
int A[N]={0};
int t[N]={0};

void sort(int S[],int F[],int n)
{
        int i,j;
        for(j=1;j<=n;j++)       //对结束时间进行排序
        {
                for(i=1;i<n;i++)   //有点类似冒泡排序
                {
                        if(F[t[i]]>F[t[i+1]])   //这里用t[i]而不直接用i是因为F>数组中的数据并没有交换,用t[i]存储的下标来进行索引
                        {
                                int temp = t[i];
                                t[i] = t[i+1];
                                t[i+1] = temp;
                        }
                }
        }
}

void arrange(int S[],int F[],int n)
{
        int i,j=1;
        int a,b;
        A[t[1]] = 1;      //t[1]是结束时间最早的,会被选择
        a = t[j];         //a的作用是暂存,t数组中存放的是排序后的下标
        for(i=2;i<=n;i++)
        {
                if(F[a]>S[t[i]])   //如果结束时间大于第t[i]个的开始时间
                {
                        A[t[i]] = 0;
                }
                else
                {
                        A[t[i]] = 1;
                        a = t[i];  //这里如果是t[j],那么赋值后t数组会变乱,因>此用a暂存
                }
        }
}

int main(void)
{
        int S[N]={0},F[N]={0};
        int n,i;
		printf("请输入活动的个数:");
        scanf("%d",&n);
        for(i=1;i<=n;i++)
        {
                t[i] = i;     //t[i]初始化,没排序之前
                printf("请输入第%d个活动的开始时间和结束时间:",i);
                scanf("%d %d",&S[i],&F[i]);
        }

        sort(S,F,n);
        arrange(S,F,n);

        for(i=1;i<=n;i++)
        {
                if(A[i]==1)
                        printf("%d ",i); //输出可以使用资源的活动
        }
        printf("\n");

        for(i=1;i<=n;i++)
        {
                printf("%d ",t[i]);      //排序后的结果
        }
        printf("\n");
        return 0;
}

5 运行结果

5.1 背包问题

5.1.1 方法代码一

5.1.2 方法代码二

5.2 活动安排问题

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