六、贪婪法 *Qx|5L!_
Mlw9#H6
贪婪法是一种不追求最优解，只希望得到较为满意解的方法。贪婪法一般可以快速得到满意的解，因为它省去了为找最优解要穷尽所有可能而必须耗费的大量时间。贪婪法常以当前情况为基础作最优选择，而不考虑各种可能的整体情况，所以贪婪法不要回溯。 <aaDW
例如平时购物找钱时，为使找回的零钱的硬币数最少，不考虑找零钱的所有各种发表方案，而是从最大面值的币种开始，按递减的顺序考虑各币种，先尽量用大面值的币种，当不足大面值币种的金额时才去考虑下一种较小面值的币种。这就是在使用贪婪法。这种方法在这里总是最优，是因为银行对其发行的硬币种类和硬币面值的巧妙安排。如只有面值分别为1、5和11单位的硬币，而希望找回总额为15单位的硬币。按贪婪算法，应找1个11单位面值的硬币和4个1单位面值的硬币，共找回5个硬币。但最优的解应是3个5单位面值的硬币。 /: `
i%E
【问题】 装箱问题 pPqN[ OJ
问题描述：装箱问题可简述如下：设有编号为0、1、…、n-1的n种物品，体积分别为v0、v1、…、vn-1。将这n种物品装到容量都为V的若干箱子里。约定这n种物品的体积均不超过V，即对于0≤i＜n，有0＜vi≤V。不同的装箱方案所需要的箱子数目可能不同。装箱问题要求使装尽这n种物品的箱子数要少。 0 l: pWc
若考察将n种物品的集合分划成n个或小于n个物品的所有子集，最优解就可以找到。但所有可能划分的总数太大。对适当大的n，找出所有可能的划分要花费的时间是无法承受的。为此，对装箱问题采用非常简单的近似算法，即贪婪法。该算法依次将物品放到它第一个能放进去的箱子中，该算法虽不能保证找到最优解，但还是能找到非常好的解。不失一般性，设n件物品的体积是按从大到小排好序的，即有v0≥v1≥…≥vn-1。如不满足上述要求，只要先对这n件物品按它们的体积从大到小排序，然后按排序结果对物品重新编号即可。装箱算法简单描述如下： Kk>qgi$
{ 输入箱子的容积； 5\0.[W{^
输入物品种数n； _IV@^v
按体积从大到小顺序，输入各物品的体积； )v=G}j^
预置已用箱子链为空； cXcx_-
预置已用箱子计数器box_count为0； (VaN\+I:T
for (i=0;i<n;i++) RVnyl`s
{ 从已用的第一只箱子开始顺序寻找能放入物品i 的箱子j； h+3Z.WKhwP
if （已用箱子都不能再放物品i） `4.sy +2
{ 另用一个箱子，并将物品i放入该箱子； Ig3(|{R
box_count++； g]<Z]R `
} OgN1{vRFx
else L4pjh&+8
将物品i放入箱子j； =O#AOw`
} rz }l<t~H
} qH
Ga
上述算法能求出需要的箱子数box_count，并能求出各箱子所装物品。下面的例子说明该算法不一定能找到最优解，设有6种物品，它们的体积分别为：60、45、35、20、20和20单位体积，箱子的容积为100个单位体积。按上述算法计算，需三只箱子，各箱子所装物品分别为：第一只箱子装物品1、3；第二只箱子装物品2、4、5；第三只箱子装物品6。而最优解为两只箱子，分别装物品1、4、5和2、3、6。 ^:!(j iH
若每只箱子所装物品用链表来表示，链表首结点指针存于一个结构中，结构记录尚剩余的空间量和该箱子所装物品链表的首指针。另将全部箱子的信息也构成链表。以下是按以上算法编写的程序。 @xm~T|[7
【程序】 g#b u_E61B
# include <stdio.h> X$ B]P 7G7
# include <stdlib.h> k!/ _/^{
typedef struct ele 1Bk*G>CX9(
{ int vno; @zynqh
struct ele *link; a\69,%!:
} ELE; S"^KJUUc
typedef struct hnode @B'8SL oP
{ int remainder; bsi q9$F
ELE *head; @'r`(o3z!Z
Struct hnode *next; Ui |a}`c
} HNODE; Z ;y}gv/ {
As'M3 9*V
void main() ^T&u!{82j
{ int n, i, box_count, box_volume, *a; Z!-<rajl
HNODE *box_h, *box_t, *j; gZ" {{#:}
ELE *p, *q; >3`ctbe
Printf(“输入箱子容积\n”); n qxq@.L2
Scanf(“%d”,&box_volume); BgWz<k}5M
Printf(“输入物品种数\n”); W
B*`zCM
Scanf(“%d”,&n); 5Ue^> 8-
A=(int *)malloc(sizeof(int)*n); v^],loi<V
Printf(“请按体积从大到小顺序输入各物品的体积：”); <` xRqe:&9
For (i=0;i<n;i++) scanf(“%d”,a+i); aY[ 0A_
Box_h=box_t=NULL; :gD0EqV
Box_count=0; k<'vP{
For (i=0;i<n;i++) /GuS IZg"_
{ p=(ELE *)malloc(sizeof(ELE)); ;2Ad])
p->vno=i; ju^"vw
for (j=box_h;j!=NULL;j=j->next) nG ^M 2)(8
if (j->remainder>=a) break; 2b4pOM7W
if (j==NULL) J7?)$,ij%
{ j=(HNODE *)malloc(sizeof(HNODE)); ]v@ tZ}
j->remainder=box_volume-a; Iw t2}E(e
j->head=NULL; @b!R2 Yq
if (box_h==NULL) box_h=box_t=j; "dK|]w8
else box_t=boix_t->next=j; y/}VtD
j->next=NULL; c_z/At;4
box_count++; L_gsG|xX
} aC,vh1")F
else j->remainder-=a; 0" kE^=
for (q=j->next;q!=NULL&&q->link!=NULL;q=q->link); QK?2 E
if (q==NULL) ?St =7a(D
{ p->link=j->head; 5{
4"JO3
j->head=p; $uUb$8 Bu
} moVa'1ul
else g;-+7ViIr
{ p->link=NULL; G{f`K^
q->link=p; g2aT`=&Z
} w{ r(F`
} l<aqiZSY
printf(“共使用了%d只箱子”，box_count); ,dZ H$
printf(“各箱子装物品情况如下：”); (]}x[F9l
for (j=box_h,i=1;j!=NULL;j=j->next,i++) cPx ~|,)l
{ printf(“第%2d只箱子，还剩余容积%4d，所装物品有；\n”,I,j->remainder); \ L9?69B~
for (p=j->head;p!=NULL;p=p->link) V 8nz-DL{
printf(“%4d”,p->vno+1); g^z5fFLg/8
printf(“\n”); Tw} ?(\ya
} D0#T-B\#
} 2%5^F i
【问题】 马的遍历 ?79SP p)oo
问题描述：在8×8方格的棋盘上，从任意指定的方格出发，为马寻找一条走遍棋盘每一格并且只经过一次的一条路径。 !qTpQ5Dm
马在某个方格，可以在一步内到达的不同位置最多有8个，如图所示。如用二维数组board[ ][ ]表示棋盘，其元素记录马经过该位置时的步骤号。另对马的8种可能走法（称为着法）设定一个顺序，如当前位置在棋盘的（i，j）方格，下一个可能的位置依次为（i+2，j+1）、（i+1，j+2）、（i-1，j+2）、（i-2，j+1）、（i-2，j-1）、（i-1，j-2）、（i+1，j-2）、（i+2，j-1），实际可以走的位置尽限于还未走过的和不越出边界的那些位置。为便于程序的同意处理，可以引入两个数组，分别存储各种可能走法对当前位置的纵横增量。 n~,]KdU]
4 3 8sR
5 2 UU.mdSL
马 \Z\IK
6 1 npO@Haw
7 0 i9 &K
7#Uz*G\iZ
对于本题，一般可以采用回溯法，这里采用Warnsdoff策略求解，这也是一种贪婪法，其选择下一出口的贪婪标准是在那些允许走的位置中，选择出口最少的那个位置。如马的当前位置（i，j）只有三个出口，他们是位置（i+2，j+1）、（i-2，j+1）和（i-1，j-2），如分别走到这些位置，这三个位置又分别会有不同的出口，假定这三个位置的出口个数分别为4、2、3，则程序就选择让马走向（i-2，j+1）位置。 hB
P$9GR
由于程序采用的是一种贪婪法，整个找解过程是一直向前，没有回溯，所以能非常快地找到解。但是，对于某些开始位置，实际上有解，而该算法不能找到解。对于找不到解的情况，程序只要改变8种可能出口的选择顺序，就能找到解。改变出口选择顺序，就是改变有相同出口时的选择标准。以下程序考虑到这种情况，引入变量start，用于控制8种可能着法的选择顺序。开始时为0，当不能找到解时，就让start增1，重新找解。细节以下程序。 aT ?p>
【程序】 y /X:=d6"
# include <stdio.h> -t%{"y
int delta_i[ ]={2,1,-1,-2,-2,-1,1,2}; Iuu<2#gb8"
int delta_j[ ]={1,2,2,1,-1,-2,-2,-1}; 4T==A#Z
int board[8][8]; uG=t?C 6
int exitn(int i,int j,int s,int a[ ]) ^ J#?hHz
{ int i1,j1,k,count; ;/?Z<[ B
for (count=k=0;k<8;k++) >}<29Ii
{ i1=i+delta_i[(s+k)%8]; |t&G&)~ :
j1=i+delta_j[(s+k)%8]; 0NCOz(L/
if (i1>=0&&i1<8&&j1>=0&&j1<8&&board[I1][j1]==0) bl"
(<TM
a[count++]=(s+k)%8; 9<t9a
f\.>
} J| gdO+
return count; Ei {(
} a%Z4_ToLZ
IS,zy+w
int next(int i,int j,int s) DnNt@e2|
{ int m,k,mm,min,a[8],b[8],temp; Hi; K"H]x1
m=exitn(i,j,s,a); OX)#F'Sl}
if (m==0) return –1; N+\oFbE
for (min=9,k=0;k<m;k++) `7 QvwXsH]
{ temp=exitn(I+delta_i[a[k]],j+delta_j[a[k]],s,b); ~^lH ^J
if (temp<min) 4i_spF-3
{ min=temp; .Bb$ j=
kk=a[k]; 9?u9wuH
} i"%JFj_G
} u Q[vgNe*m
return kk; ,zAK3d&hj
} bU;}!iVc]
Mvy6"Q:
void main() +=ZWau
{ int sx,sy,i,j,step,no,start; :"M9*XeHO
for (sx=0;sx<8;sx++) -Q<z1vz
for (sy=0;sy<8;sy++) t(J![w B}
{ start=0; 0Y5LDP
do { v%H" _T
for (i=0;i<8;i++) Jh37 pI
for (j=0;j<8;j++) vF9*tK'
board[j]=0; 5nM kd/
board[sx][sy]=1; IvEMg2f}
I=sx; j=sy; Y%78>- 2 L
For (step=2;step<64;step++) Zz"I.$$[M
{ if ((no=next(i,j,start))==-1) break; W<\ kf4Y
I+=delta_i[no]; c=b+g+*xd
j+=delta_j[no]; 'ox0o:
board[j]=step; D ?Nd; [
} BCBEX&0hk{
if (step>64) break; ;\<""Yj@l
start++; OZ(Dpx(Q
} while(step<=64) ;Ay >+M2O
for (i=0;i<8;i++) y]yi ne
{ for (j=0;j<8;j++) -Nsk}Rnk*
printf(“%4d”,board[j]); X Ou+&wOu
printf(“\n\n”); b->eg 8|
} AI&qU/}
scanf(“%*c”); `+roQX.p
} 3.Ji5~
}
