算法学习笔记之贪心算法

导引(硕鼠的交易)

硕鼠准备了M磅猫粮与看守仓库的猫交易奶酪。

仓库有N个房间,第i 个房间有 J[i] 磅奶酪并需要 F[i] 磅猫粮交换,硕鼠可以按比例来交换,不必交换所有的奶酪

计算硕鼠最多能得到多少磅奶酪。

输入M和N表示猫粮数量和房间数量,随后输入N个房间,每个房间包括奶酪数和猫粮数

Input

 5 3
 7 2
 4 3
 5 2
 -1 -1

Output

 13.333

解法:计算每个房间的奶酪与猫粮之比,比值越大硕鼠收益越高,将所有比值从大到小排序,最后选择比值大的即可。

例1(田忌赛马)

问题描述:田忌与齐王赛马,每匹马的速度不同。

目标:赢得最多的比赛。

策略:利用田忌的最弱的马去对齐王的最强的马,反之亦然。

不要固定认为是将田忌第一强的马与齐王第二强的马进行比较,因为可能田忌第一强的马比齐王第一强的马更强

经典贪心(事件序列问题)

命题:至少存在一个最长的事件序列,包含最早结束的事件

采用反证法证明:假设有一个最长的事件序列bcdef,不包含最早结束的事件a,显然a在b之前结束,那么事件序列acdef依旧是最短事件序列。

显然,选中最早结束的事件对最长的事件序列无影响。

那么,我们可以选中最早结束的事件0,然后再选中发生时刻大于等于3,且结束时刻最小的事件;

继续选中事件1,然后再选中发生时刻大于等于4,且结束时刻最小的事件;

继续选中事件5,然后再选中发生时刻大于等于10,且结束时刻最小的事件;

继续选中事件8,然后再选中发生时刻大于等于15,且结束时刻最小的事件;

继续选中事件10,然后发现没有可选事件了,最长事件序列为0,1,5,8,10

贪心思路:先把所有事件按结束时刻从大到小排序,随后每次选择一个最早结束且和之前不冲突的事件

例2(搬桌子)

一层楼的布局如上,现在需要将一些桌子从一个房间搬到另一个房间。无论距离远近,每趟搬运都需要十分钟。

当你从房间 i 搬桌子到房间 j 时,房间 i 到房间 j 的走廊被占用,也就是同一时间的走廊是互斥的。

现在需要计算完成所有搬运任务最少需要多长时间。

输出包含T组用例。首先输入一个正整数N,表示需要搬运的桌子数,接下来N行,每行包含2个正整数a和b,表示需要将桌子从a房间搬到b房间

输出为每组用例搬运任务需要的最少时间。

思路:记录每段区间的走廊被占用的次数,重合的次数就是需要搬运的次数

 #include<iostream>
 ​
 using namespace std;
 ​
 int t, i, j, N, P[200]; 
 int s, d, temp, k, MAX;
 ​
 int main()
 {
     cin >> t;
     for(i = 0; i < t; i++)
     {
         // 初始化 
         for(j = 0; j < 200; j++)
         {
             P[j] = 0;
         }
         cin >> N;
         for(j = 0; j < N; j++)
         {
             cin >> s >> d;
             s = (s-1)/2;
             d = (d-1)/2;
             if(s > d)
             {
                 swap(s, d);
             }
             for(k = s; k <= d; k++)
             {
                 P[k]++;
             }
         }
         MAX = -1;
         for(j = 0; j < 200; j++)
         {
             MAX = max(MAX, P[j]);
         }
         cout << MAX*10 << endl;
     }
     return 0;
 }

例3(删数问题)

思路:显然高位越小越好。每次比较相邻两数,若左边比右边大则删去左边的数,否则继续比较后面的数。

例4(青蛙的邻居)

输入t组样例,每组样例先输入n个湖泊,每个青蛙呆在不同湖泊里面,然后输入n青蛙的邻居个数,问能否根据这些数据构成一个图。

问题本质:可图性判断

1、度序列:若把图G所有顶点的度数排成一个序列S,则称S为图G的度序列。

2、序列是可图的:一个非负整数组成的有限序列如果是某个无向图的度序列,则称该序列是可图的。

算法:Havel-Hakimi定理

由非负整数组成的非增序列S:d1 , d2, ... dn(n >= 2, d1 >= 1)是可图的,当且仅当序列S1:d2-1, d3-1, ..., dd1+1-1, dd1+2, ... ,dn是可图的。

其中,序列S1中有n-1个非负整数,S序列中d1后的前d1个度数(即d2 ~ dd1+1)减 1 后构成S1中的前d1个数。

通俗理解

假设有一群人的邻居数为递增序列 5 4 4 3 2 1 1,若该序列成立,则第一个人有5个邻居,假设第一个人的五个邻居分别是2,3,4,5,6

当第一个人搬走了,剩下的人邻居个数为 3 3 2 1 0 1;排序后为为3 3 2 1 1 0

当第二个人搬走了,剩下的人邻居个数为 2 1 0 1 0;排序后为为2 1 1 0 0

当第三个人搬走了,剩下的人邻居个数为 0 0 0 0,此时该序列成立。

特别说明:若要用贪心算法求解某问题的整体最优解,必须首先证明贪心思想在该问题的应用结果就是最优解!!

sort函数的使用

头文件

 #include<algorithm>

函数用法

sort(首地址,尾地址+1,cmp函数);

当不传入cmp函数时,默认递增

例:

 struct node{
     int a;
     double b;
 }arr[100];
 // 要求先按a升序,若a相等则按b降序
 bool cmp(node x, node y)
 {
     if(x.a != y.a)
     {
         return x.a < y.a;
     }
     return x.b > y.b;
 }
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