算法设计与分析经典练习八——贪心算法

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贪心算法的几个经典问题



贪心算法:贪心法顾名思义就是不断贪心的选取当前最优策略的计算方法。

下面介绍几种贪心问题


问题一:货币选择问题


问题描述

:分别有1,5,10,50,100元,分别有5,2,2,3,5张纸币。问若要支付k元,则需要多少张纸币?


问题分析

我们只需要遵循“优先使用面值大的硬币”即可。

1.尽可能多的使用100元(即最大的);

2.余下部分尽可能多的使用50元;

3.余下部分尽可能多的使用10元;

4.余下部分尽可能多的使用5元;

5.余下部分使用1元;


代码如下:


    
    
  1. #include <iostream>
  2. #include <algorithm>
  3. using namespace std;
  4. const int N= 5;
  5. int Money[N]={ 5, 2, 2, 3, 5};
  6. int Value[N]={ 1, 5, 10, 50, 100};
  7. int solve(int money){
  8. int num= 0;
  9. for( int i=N -1;i> 0;i--){
  10. //c为使用纸币的张数,在需要用面值为vaule[i]的张数和已有张数里选取最小的;
  11. int c=min(money/Value[i],Money[i]);
  12. money=money-Value[i]*c;
  13. num+=c;
  14. }
  15. if(money> 0){
  16. num= -1;
  17. }
  18. return num;
  19. }
  20. int main(){
  21. int money;
  22. cin>>money; //输入一共需要支付多少钱
  23. int res=solve(money);
  24. if(res!= -1){
  25. cout<<res<< endl;
  26. } else{
  27. cout<< "no"<< endl;
  28. }
  29. return 0;
  30. }


结果:

若要支付520元,则需要7张纸币。

问题二:区间调度问题


问题描述

:有n项工作,每项工作分别在Si开始,Ti结束。例如S={1,2,4,6,8},T={3,5,7,8,10}。对每项工作,你都可以选择与否,若选择参加,则必须至始至终参加全程参与,且参与工作的时间段不能有重叠。(如下图)



问题分析

我们把“在可选工作中,每次都选取结束时间最早的”策略作为贪心算法所遵循的规则。

例如,输入n=5,S={1,2,4,6,8},T={3,5,7,9,10};输出:3(选取工作为1,3,5)


代码如下:


    
    
  1. #include <stdio.h>
  2. #include <tchar.h>
  3. #include <queue>
  4. #include "iostream"
  5. using namespace std;
  6. //输入
  7. const int n = 5;
  8. int S[n]={ 1, 2, 4, 6, 8};
  9. int T[n]={ 3, 5, 7, 9, 10};
  10. pair< int, int> itv[n]; //对工作排序的pair数组
  11. int solve()
  12. {
  13. //对pair进行字典序比较
  14. //为了让结束时间早的工作排在前面,把T存入first,把S存入second
  15. for( int i = 0; i < n; i ++) {
  16. itv[i].first = S[i];
  17. itv[i].second = T[i];
  18. }
  19. sort(itv, itv + n);
  20. int count = 0; //选取的结果
  21. int t = 0; //最后所选工作的结束时间
  22. for( int i = 0; i < n; i ++) {
  23. if(t < itv[i].first) {
  24. count ++;
  25. t = itv[i].second;
  26. }
  27. }
  28. return count;
  29. }
  30. int main() {
  31. int k=solve();
  32. cout << k<< endl;
  33. return 0;
  34. }

问题三:字典序最小问题


问题描述:

给定长度为N的字符串S,要构造一个长度为N字符串T。T是一个空串,反复执行下列任意操作:

->从S的头部删除一个字符,加到T的尾部;

->从S的尾部删除一个字符,加到T的尾部;

目标是要构造字典序尽可能小的字符串T。

PS:字典序是指从前到后比较两个字符串的大小的方法。首先比较第1个字符,如果不同则第1个字符较小的字符串更小,如果相同则继续比较第2个字符……反复继续,来比较整个字符串的大小。


问题分析:

从字符串性质上看,无论T的末尾多大,只要前面部分的较小即可。

把‘不断取S得开头和末尾中较小的一个字符放到T的末尾’作为贪心法所遵循的策略。

我们可以有以下步骤:

1.按照字典序比较S和将S反转后的字符串S’。

2.如果S较小,从S的开头取出一个字,追加到T的末尾。

3.如果S’较小,从S的末尾取出一个字,追加到T的末尾。(如果相同,则取谁都可以)

例如:

输入   ‘ACDBCB’,

输出   ‘ABCBCD’



代码如下:


    
    
  1. #include<cstdio>
  2. #include<cstring>
  3. #include<algorithm>
  4. #include<iostream>
  5. using namespace std;
  6. int main()
  7. {
  8. //输入
  9. int n= 6;
  10. char S[ 7]= "ACDBCB";
  11. int a= 0,b=n -1;
  12. while(a<=b){
  13. bool left= false;
  14. //把从左起和从右起的字符串比较
  15. for( int i= 0;a+i<=b;i++){
  16. if(S[a+i]<S[b-i]){
  17. left= true;
  18. break;
  19. } else if(S[a+i]>S[b-i]){
  20. left= false;
  21. break;
  22. }
  23. }
  24. //左右两边谁大输出谁
  25. if(left) putchar(S[a++]);
  26. else putchar(S[b--]);
  27. }
  28. return 0;
  29. }

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