穷举算法
1、什么是穷举?
穷举算法是最简单的一种算法,其依赖于计算机的强大计算能力,来穷尽每一种可能的情况,从而达到求解问题的目的。
穷举算法效率并不高,但适用于一些没有明显规律可循的场景。基本思想是从所有可能的情况中搜索正确的答案,在使用穷举算法时,需要明确问题的答案的范围,这样才可以在指定范围内搜索答案。指定范围之后,就可以使用循环语句和条件判断语句逐步验证候选答案的正确性,从而得到需要的正确答案。其执行步骤如下:
(1). 对于一种可能的情况,计算其结果;
(2). 判断结果是否满足要求,如果不满足则执行第(1)步来搜索下一个可能的情况;如果满足要求,则表示寻找到一个正确的答案。
2、穷举算法应用
鸡兔同笼
鸡兔同笼问题最早记载于1500年前的《孙子算经》,是我国古代一个非常有名的问题,原文如下:今有鸡兔同笼,上有三十五头,下有九十四足,问鸡兔各几何?
翻译过来的意思是在一个笼子里关着若干只鸡和若干只兔,从上面数共有35个头;从下面数共有94只脚。问笼中鸡和兔的数量各是多少?题目要计算鸡的数量和兔的数量,通过分析可以知鸡的数量应该为0~35之间的数。
基于该思路,可以使用穷举法来逐个判断是否符合条件,从而得到答案。
3.C语言实现
#include <stdio.h>
int main() {
int n, m;
scanf("%d%d", &n, &m); // 输入鸡兔的总数量n和腿的总数m
int a, b;
if (m % 2 == 0 && 2 * n <= m && m <= 4 * n) { // 条件检查,确保问题有解
b = (m - 2 * n) / 2; // 计算兔子的数量
a = n - b; // 计算鸡的数量
printf("%d %d\n", a, b); // 输出鸡和兔的数量
}
else {
printf("无解\n"); // 输出无解
}
return 0;
}
4.C++语言实现
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
int n, m;
cin >> n >> m; // 输入鸡兔的总数量n和腿的总数m
int a, b;
if (m % 2 == 0 && 2 * n <= m && m <= 4 * n) {
b = (m - 2 * n) / 2;
a = n - b;
cout << a << " " << b << endl; // 输出鸡和兔的数量
}
else {
cout << "无解" << endl; // 输出无解
}
return 0;
}
5.Java语言实现
(1)方式一
public class Test {
/** 鸡的数量、兔子数量 */
public static int chicken, rabbit;
/** 穷举.... */
public static boolean getAmount(int header, int foot) {
boolean flag = false;
int j; // j 兔子数量
for (int i = 0; i < header; i++) { // i 鸡的数量
j = header - i;
if (foot == (2 * i + 4 * j)) {
chicken = i;
rabbit = j;
flag = true;
}
}
return flag;
}
/** 测试结果:有鸡23只, 有兔12个 */
public static void main(String[] args) {
// 上有三十五头,下有九十四足,问鸡兔各几何?
if (getAmount(35, 94)) {
System.out.println("有鸡" + chicken + "只, 有兔" + rabbit + "个");
}
}
}
(2)方式二
import java.util.Scanner;
public class ChickenRabbitInCage {
public static void main(String[] args) {
Scanner input = new Scanner(System.in);
System.out.print("请输入总头数:");
int totalHead = input.nextInt();
System.out.print("请输入总脚数:");
int totalFoot = input.nextInt();
int chickenCount = 0;
int rabbitCount = 0;
boolean found = false;
for (int i = 0; i <= totalHead; i++) {
chickenCount = i;
rabbitCount = totalHead - i;
if (chickenCount * 2 + rabbitCount * 4 == totalFoot) {
found = true;
break;
}
}
if (found) {
System.out.println("鸡的数量是:" + chickenCount);
System.out.println("兔的数量是:" + rabbitCount);
} else {
System.out.println("无法求解!");
}
input.close();
}
}
6.Python语言实现
(1)方式一
def chicken_and_rabbit(head,foot):
#计算全是鸡还多余几只脚
foot_remain = foot - head*2
if foot_remain%2==0:#一只兔子多2只脚,计算有多少只兔子
rabbit = int(foot_remain/2)
chicken = head-rabbit
print("鸡有", chicken, "只;兔子有", rabbit, "只")
else:
print("无解")
(2)方式二
def chicken_and_rabbit(head, foot):
answer = False
for x in range(head + 1):
for y in range(head + 1):
if x + y == head and 2 * x + 4 * y == foot:
answer = True
break
if answer:
break
if answer:
print("鸡有", x, "只;兔子有", y, "只")
else:
print("无解")