六、贪婪法 }LP !)|E
9}2 9&O
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。 BVw Wj-,
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。 @kFu*"
【问题】 装箱问题 ~ D[?$`x:
问题描述：装箱问题可简述如下：设有编号为0、1、…、n-1的n种物品，体积分别为v0、v1、…、vn-1。将这n种物品装到容量都为V的若干箱子里。约定这n种物品的体积均不超过V，即对于0≤i＜n，有0＜vi≤V。不同的装箱方案所需要的箱子数目可能不同。装箱问题要求使装尽这n种物品的箱子数要少。 re &E{
若考察将n种物品的集合分划成n个或小于n个物品的所有子集，最优解就可以找到。但所有可能划分的总数太大。对适当大的n，找出所有可能的划分要花费的时间是无法承受的。为此，对装箱问题采用非常简单的近似算法，即贪婪法。该算法依次将物品放到它第一个能放进去的箱子中，该算法虽不能保证找到最优解，但还是能找到非常好的解。不失一般性，设n件物品的体积是按从大到小排好序的，即有v0≥v1≥…≥vn-1。如不满足上述要求，只要先对这n件物品按它们的体积从大到小排序，然后按排序结果对物品重新编号即可。装箱算法简单描述如下： 1l8Etp& <
{ 输入箱子的容积； 7v7G[n
输入物品种数n； _:`!DIz~9}
按体积从大到小顺序，输入各物品的体积； CO?Xt+1hR
预置已用箱子链为空； Y+~g\z-]c
预置已用箱子计数器box_count为0； x9W(cKB'S
for (i=0;i<n;i++) /mM2M-
{ 从已用的第一只箱子开始顺序寻找能放入物品i 的箱子j； O
5 Nb
if （已用箱子都不能再放物品i） }(XdB:C8
{ 另用一个箱子，并将物品i放入该箱子； kJQ#Wz|z]
box_count++； j' 0r '
} ?7MqeR4/E
else =Gk/k}1
将物品i放入箱子j； &~e$:8 +
} 27F~(!n
} Yw; D:Y(
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。 5 BtX63
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。 _-~`03 `!
【程序】 Z m
ogM7B
# include <stdio.h> BV`- =wRC
# include <stdlib.h> }!>=|1 fY
typedef struct ele 5S{7En~zUE
{ int vno; X" fh @.
struct ele *link; [&?8,Q(
} ELE; w$Ot{i|$(
typedef struct hnode ,)!u)wz
{ int remainder; (Y% Q|u
ELE *head; qT :zEt5
Struct hnode *next; \C^;k%{LV
} HNODE; ra N)8w}-
q my%J
void main() 1xE]6he4{T
{ int n, i, box_count, box_volume, *a; Mg,:UC:
HNODE *box_h, *box_t, *j; +;}#B~:
ELE *p, *q; L I >(RMv
Printf(“输入箱子容积\n”); )~6zYJ2
Scanf(“%d”,&box_volume); {nT^t Aha
Printf(“输入物品种数\n”); J?UQJ&!@O
Scanf(“%d”,&n); )6K MHG
A=(int *)malloc(sizeof(int)*n); wd(Hv
Printf(“请按体积从大到小顺序输入各物品的体积：”); {%2v Gn
For (i=0;i<n;i++) scanf(“%d”,a+i); s@hRqGd:
Box_h=box_t=NULL; D}C,![
Box_count=0; '_k+ WH&
For (i=0;i<n;i++) :!a 2]- D}
{ p=(ELE *)malloc(sizeof(ELE)); '})0!g<Y
p->vno=i; 3bZIYF2@
for (j=box_h;j!=NULL;j=j->next) ORXm&z)
if (j->remainder>=a) break; wa=uUM_4u^
if (j==NULL) 3@Z#.FV~C[
{ j=(HNODE *)malloc(sizeof(HNODE)); l1U=f]
j->remainder=box_volume-a; (+<1*5BEkT
j->head=NULL; 9+s.w25R
if (box_h==NULL) box_h=box_t=j; ml|W~-6l
else box_t=boix_t->next=j; Cv
ejb+
j->next=NULL; ?Iyo9&1&
box_count++; )}vNO E?X~
} ps
.]N
else j->remainder-=a; 'J&f%kx"
for (q=j->next;q!=NULL&&q->link!=NULL;q=q->link); v[plT2"s
if (q==NULL) :0)3K7Q
{ p->link=j->head; {j5e9pg1L|
j->head=p; cKb)VG^
} $D
v\
e
else r_e7a6
{ p->link=NULL; =0;}K@(J
q->link=p; 4'4\ ,o
} gBh;=vOD
} I+>%uShm
printf(“共使用了%d只箱子”，box_count); $N :Vo(*
printf(“各箱子装物品情况如下：”); N,2s?Y_!
for (j=box_h,i=1;j!=NULL;j=j->next,i++) V7 G7&'
{ printf(“第%2d只箱子，还剩余容积%4d，所装物品有；\n”,I,j->remainder); )irRO 8
for (p=j->head;p!=NULL;p=p->link) Y HSYu
printf(“%4d”,p->vno+1); OouP j@r
printf(“\n”); G7--v,R1x
} ZCKka0*
} \<}&&SuH
【问题】 马的遍历 f7h*Vu`>
问题描述：在8×8方格的棋盘上，从任意指定的方格出发，为马寻找一条走遍棋盘每一格并且只经过一次的一条路径。 /!^&;$A'
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。 -V,v9h ^
4 3 Q+b
D}emd
5 2 +aF}oA&X[
马 oAWzYu(v
6 1 O=SkAsim
7 0 ZxV"(\$n
.s+aZwTMT
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。 %sHF-n5P
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。 E9?ph D
【程序】 r]3'74j:
# include <stdio.h> 1]IQg;q
int delta_i[ ]={2,1,-1,-2,-2,-1,1,2}; l]~n3IK"
int delta_j[ ]={1,2,2,1,-1,-2,-2,-1}; "S 3wk=?4
int board[8][8]; V[-jD8=' 3
int exitn(int i,int j,int s,int a[ ]) lEHzyh}2k
{ int i1,j1,k,count; :l|%17N
for (count=k=0;k<8;k++) pV4Whq$
{ i1=i+delta_i[(s+k)%8]; mUS_(0q
j1=i+delta_j[(s+k)%8]; OHiQ 7#y
if (i1>=0&&i1<8&&j1>=0&&j1<8&&board[I1][j1]==0) w
= . Fj
a[count++]=(s+k)%8; [m Eql ,x3
} U=hlu
return count; Y"-^%@|p
} k}
]T;|h]
\J+ *
int next(int i,int j,int s) 8NaqZ+5x
{ int m,k,mm,min,a[8],b[8],temp; " D ?z
m=exitn(i,j,s,a); z]b>VpW:
if (m==0) return –1; |t; ~:A
for (min=9,k=0;k<m;k++) G8Nt
8 U~
{ temp=exitn(I+delta_i[a[k]],j+delta_j[a[k]],s,b); nqwAQhzy(
if (temp<min) 6s0_#wZC
{ min=temp; a tXS-bg*
kk=a[k]; Qs9gTBS;
} hs tbz
} ~ T) Q$
return kk; u,}{I}x_
} ~ek$C
z<B8mB
void main() sdQ kT# %y
{ int sx,sy,i,j,step,no,start; ]4;PR("aU
for (sx=0;sx<8;sx++) }$bF
5&
for (sy=0;sy<8;sy++) <dW]\h?)
{ start=0; JyR/1 W
do {
s KlDu
for (i=0;i<8;i++) G7N |
:YK
for (j=0;j<8;j++) JH:0
L
board[j]=0; !S& L*OH,
board[sx][sy]=1; Bz5-ITX
I=sx; j=sy; $Y5)(
For (step=2;step<64;step++) Gs3LB/8?
{ if ((no=next(i,j,start))==-1) break; :n /@z4#
I+=delta_i[no]; |&Ym@ Jyj
j+=delta_j[no]; 6252N]*
board[j]=step; wn)J XR
} TEDAb >
if (step>64) break; rj 6#1kt
start++; $H+ VA@_
} while(step<=64) e["2QIOe
for (i=0;i<8;i++) LBF 1;zjK
{ for (j=0;j<8;j++) _E@ :O +K
printf(“%4d”,board[j]); n u'M
39{
printf(“\n\n”); XS$OyW_Q
} Mi]L]-L
scanf(“%*c”); 'Ysx=
} R'S0 zp6
}
