目录
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;
}