python——三道贪心算法例题

本文解析了三种经典算法问题:找零钱问题中的贪心算法应用、最大子数组和的求解方法以及汽车加油问题中的最优策略。通过这些案例,读者可以深入理解贪心算法的应用场景与实现方式。

1.找零钱问题:假设只有 1 分、 2 分、五分、 1 角、二角、 五角、 1元的硬币。在超市结账 时,如果 需要找零钱, 收银员希望将最少的硬币数找给顾客。那么,给定 需要找的零钱数目,如何求得最少的硬币数呢?

# -*- coding:utf-8 -*-
def main():
    d = [0.01,0.02,0.05,0.1,0.2,0.5,1.0] # 存储每种硬币面值
    d_num = [] # 存储每种硬币的数量
    s = 0
    # 拥有的零钱总和
    temp = input('请输入每种零钱的数量:')
    d_num0 = temp.split(" ")

    for i in range(0, len(d_num0)):
        d_num.append(int(d_num0[i]))
        s += d[i] * d_num[i] # 计算出收银员拥有多少钱

    sum = float(input("请输入需要找的零钱:"))

    if sum > s:
        # 当输入的总金额比收银员的总金额多时,无法进行找零
        print("数据有错")
        return 0

    s = s - sum
    # 要想用的钱币数量最少,那么需要利用所有面值大的钱币,因此从数组的面值大的元素开始遍历
    i = 6
    while i >= 0: 
        if sum >= d[i]:
            n = int(sum / d[i])
            if n >= d_num[i]:
                n = d_num[i]  # 更新n
            sum -= n * d[i] # 贪心的关键步骤,令sum动态的改变,
            print("用了%d个%f元硬币"%(n, d[i]))
        i -= 1

if __name__ == "__main__":
main()

2.求最大子数组之和问题:给定一个整数数组(数组元素有负有正),求其连续子数组之和的最大值。

# -*- coding:utf-8 -*-
def main():
    s = [12,-4,32,-36,12,6,-6]
    print("定义的数组为:",s)
    s_max, s_sum = 0, 0
    for i in range(len(s)):
        s_sum += s[i]
        if s_sum >= s_max:
            s_max = s_sum # 不断更新迭代s_max的值,尽可能的令其最大
        elif s_sum < 0:
            s_sum = 0
    print("最大子数组和为:",s_max)

if __name__ == "__main__":
    main()

3.一辆汽车加满油后可行驶n公里。旅途中有若干个加油站。设计一个有效算法,指出应在哪些加油站停靠加油,使沿途加油次数最少。 对于给定的n(n <= 5000)和k(k <= 1000)个加油站位置,编程计算最少加油次数。

# 设汽车加满油后可行驶n公里,且旅途中有k个加油站

def greedy():
    n = 100
    k = 5
    d = [50,80,39,60,40,32]
    # 表示加油站之间的距离
    num = 0
    # 表示加油次数
    for i in range(k):
        if d[i] > n:
            print('no solution')
            # 如果距离中得到任何一个数值大于n 则无法计算
            return 

    i, s = 0, 0
    # 利用s进行迭代
    while i <= k:
        s += d[i]
        if s >= n:
            # 当局部和大于n时则局部和更新为当前距离
            s = d[i]
            # 贪心意在令每一次加满油之后跑尽可能多的距离
            num += 1
        i += 1
    print(num)

if __name__ == '__main__':
    greedy()
### Python贪心算法的示例题目解析 #### 示例题目一:活动选择问题 假设有一组活动,每个活动都有一个开始时间和结束时间。目标是从这些活动中选出尽可能多的不重叠活动。 以下是实现该问题的一个简单方法: ```python def activity_selection(start, finish): activities = sorted(zip(finish, start), key=lambda x: x[0]) # 按照结束时间排序 selected_activities = [] i = 0 selected_activities.append(activities[i][1]) for j in range(1, len(activities)): if activities[j][1] >= activities[i][0]: # 如果当前活动的开始时间大于等于前一个活动的结束时间 selected_activities.append(activities[j][1]) i = j return selected_activities start_times = [1, 3, 0, 5, 8, 5] finish_times = [2, 4, 6, 7, 9, 9] selected = activity_selection(start_times, finish_times) print(selected) # 输出选中的活动索引 ``` 此代码通过按照结束时间排序并逐一比较来解决活动选择问题[^1]。 --- #### 示例题目二:找零钱问题 假设有不同面额的硬币,目标是以最少数量的硬币凑成指定金额。 以下是一个简单的实现方式: ```python def coin_change(coins, amount): coins.sort(reverse=True) # 将硬币按降序排列 count = 0 remaining_amount = amount for coin in coins: if remaining_amount >= coin: num_coins = remaining_amount // coin count += num_coins remaining_amount -= num_coins * coin if remaining_amount == 0: break if remaining_amount != 0: return "无法完成" return count coins = [1, 2, 5] amount = 11 result = coin_change(coins, amount) print(result) # 输出所需的最小硬币数 ``` 在这个例子中,我们总是优先选择最大可能的硬币面额,从而减少所需硬币的数量[^2]。 --- #### 示例题目三:区间覆盖问题 给定一系列线段,每条线段由两个端点定义,目标是找到一条直线上的若干点使得它们能覆盖所有的线段,并使所选点的数量最少。 下面是解决问题的一种思路: ```python def interval_covering(segments): segments_sorted = sorted(segments, key=lambda x: x[1]) # 按右端点升序排序 points = [] last_point = float('-inf') for segment in segments_sorted: if segment[0] > last_point: # 当前线段未被覆盖 points.append(segment[1]) # 添加右端点作为新点 last_point = segment[1] return points segments = [(4, 7), (1, 3), (2, 5), (5, 6)] points = interval_covering(segments) print(points) # 输出用于覆盖所有区间的点集合 ``` 这段代码展示了如何利用贪心策略逐步选取合适的点以达到最佳效果。 --- ### 时间复杂度分析 对于上述三个示例,其核心操作通常涉及一次遍历或者基于某种顺序的选择过程。因此,在大多数情况下,这类贪心算法的时间复杂度可以表示为 \( O(n \log n) \),其中主要开销来自于初始数据的排序阶段。 ---
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