算法实验3：贪心算法的应用

实验内容

（1）活动安排问题

设有n 个活动的集合E ={1, 2, ..., n }，其中每个活动都要求使用同一资源，而在同一时间内只有一个活动能使用这一资源。每个活动i 都有一个要求使用该资源的起始时间s i 和一个结束时间f i ，且s i <f i 。如果选择了活动i ，则它在半开时间区间[s i , f i )内占用资源。若区间[s i , f i )与区间[s j , f j )不相交，则称活动i 与活动j是相容的。随机生成n个任务（n=8,16,32...）,用贪心法求解，分析算法的时间复杂度，做出图像，横坐标为活动个数，纵坐标为执行时间。

（2）线段覆盖

问题描述：在一维空间中随机生成N（N=8,16,32...）条线段的起始坐标与终止坐标，要求求出这些线段一共覆盖了多大的长度（重叠区域只算一次）。分析算法的时间复杂度，画出算法的执行时间随N变化的曲线图。

实验结果

（1）活动安排问题

运行时间与n输入大小的曲线图

算法中将各个活动按照结束时间从小到大排序，时间复杂度为O（nlogn）,依次考察每个活动，时间复杂度为O（n），算法的时间复杂度为O（nlogn）

（2）线段覆盖

运行时间由于输入个数的曲线图

算法中对线段进行按起点排序的时间复杂度是O（nlogn），依次对剩余线段进行判断时的时间复杂度时O（n），整个算法的时间复杂度应为O（nlogn）

源代码

活动安排问题

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#include<iostream>
#include<time.h>
using namespace std;
void sort(int n, int s[], int f[])//按照结束时间非递减排序
{
    int a, b, i, j;
    for (i = 0; i < n; i++)
        for (j = i + 1; j < n; j++)
            if (f[i] > f[j])
            {
                a = f[i]; f[i] = f[j]; f[j] = a;
                b = s[i]; s[i] = s[j]; s[j] = b;
            }
}
int Greedy(int n, int s[], int f[], bool B[])
{
    B[1] = true;//将第一个活动先安排
    int j = 1, count = 1; //count为被安排的节目个数
    for (int i = 2; i <= n; i++)
    {
        if (s[i] >= f[j])//活动i与集合B中最后结束的活动相容
        {
            B[i] = 1;//安排活动i
            j = i;
            count++;
        }
        else
            B[i] = 0;
    }
    return count;//返回已安排的活动个数
}
int main()
{
    srand((unsigned int)time(NULL));
    int a, b, n, i;
    bool B[2048];
    int s[2048], f[2048];
    clock_t start, end;
    cout << "输入n的大小：";
    cin >> n;
    for (i = 0; i < n; i++)
    {
        a = rand() % 1000 + 1;
        b = rand() % 1000 + 1;
        if (a > b)
        {
            f[i] = a;
            s[i] = b;
        }
        else
        {
            s[i] = a;
            f[i] = b;
        }
    }
    start = clock();
    for (i = 0; i < n; i++)
        sort(n, s, f);
    int g=Greedy(n, s, f, B);
    cout << "活动安排的个数是：" << g << endl;
    for (i = 1; i <= n; i++)
        cout << B[i] << " ";
    end = clock();
    cout << endl;
    cout << "安排活动耗时：" << double(end - start)*1000 / CLOCKS_PER_SEC<<" ms";
    return 0;
}

线段覆盖

cpp 复制代码

#include<iostream>
#include<time.h>
using namespace std;
struct line//线段结构体
{
    int start;
    int end;
};
void sort(line l[], int n)//将线段按照大小排序
{
    int i, j;
    line temp, temp1;
    for (i = 0; i < n; i++)
        for (j = 0; j < n - i - 1; j++)
        {
            if (l[j].start > l[j + 1].start)
            {//起点小的在前面
                temp = l[j];
                l[j] = l[j + 1];
                l[j + 1] = temp;
            }
            if (l[j].start == l[j + 1].start && l[j].end > l[j + 1].end)
            {//起点相同则终点小的在前面
                temp1 = l[j];
                l[j] = l[j + 1];
                l[j + 1] = temp1;
            }
        }
}
int cover(line l[], int n, int length)
{
    int i, len = length;
    if (n == 1)//只有一个线段直接返回长度
        return len;
    for (i = 1; i < n; i++)
    {
        if (l[i].start >= l[i - 1].start && l[i].start <= l[i - 1].end && l[i].end >= l[i - 1].end)
            len += l[i].end - l[i - 1].end;//线段长度增加两终点之差
        else if (l[i].start >= l[i - 1].end)
            len += l[i].end - l[i].start;//线段长度增加当前线段的长度
        else if (l[i].start >= l[i - 1].start && l[i].end <= l[i - 1].end)
            l[i].end = l[i - 1].end;//线段长度不增加
    }
    return len;
}
int main()
{
    line l[16384];
    int n, i, ln, length;
    clock_t cstart, cend;
    srand((unsigned)time(NULL));
    cout << "输入线段的个数：";
    cin >> n;
    cstart = clock();
    for (i = 0; i < n; i++)
    {
        l[i].start = rand() % 100 + 1;
        l[i].end = rand() % 100 + 1;
    }
    sort(l, n);//对所有线段进行排序
    ln = l[0].end - l[0].start;
    length = cover(l, n, ln);//求线段覆盖的长度
    cend = clock();
    cout <<"线段覆盖长度："<< length << endl;
    cout << "耗时" << double(cend - cstart) * 1000 / CLOCKS_PER_SEC << " ms" << endl;
    return 0;
}

感谢大家的观看