常用算法之贪心算法

贪心算法是指在对问题求解时,总是做出在当前看来是最好的选择。即,不从整体最优上加以考虑,它所做出的仅是在某种意义上的局部最优解。贪心算法没有固定的算法框架,算法设计的关键是贪心策略的选择。

常用算法之贪心算法

贪心算法不是对所有问题都能得到整体最优解,选择的贪心策略必须具备无后效性,即某个状态以后的过程不会影响以前的状态,只与当前状态有关。所以对所采用的贪心策略一定要仔细分析其是否满足无后效性。

常用算法之贪心算法

基本思路:

1、建立数学模型来描述问题。

2、把求解的问题分成若干个子问题。

3、对每一子问题求解,得到子问题的局部最优解。

4、把子问题的解局部最优解合成原来解问题的一个解。

常用算法之贪心算法

适用的问题

贪心策略适用的前提是:局部最优策略能导致产生全局最优解。实际上,贪心算法适用的情况很少。对一个问题分析是否适用于贪心算法,可以先选择该问题下的几个实际数据进行分析,就可做出判断。

常用算法之贪心算法

实现框架

从问题的某一初始解出发,

while (能朝给定总目标前进一步)

{

利用可行的决策,求出可行解的一个解元素;

}

由所有解元素组合成问题的一个可行解。

常用算法之贪心算法

贪心策略的选择

因为用贪心算法只能通过解局部最优解的策略来达到全局最优解,因此,一定要注意判断问题是否适合采用贪心算法策略,找到的解是否一定是问题的最优解。

常用算法之贪心算法

实例分析

[背包问题]有一个背包,背包容量是M=150。有7个物品,物品可以分割成任意大小。要求尽可能让装入背包中的物品总价值最大,但不能超过总容量。

物品 A B C D E F G

重量 35 30 60 50 40 10 25

价值 10 40 30 50 35 40 30

常用算法之贪心算法

分析:

目标函数: ∑pi最大。

约束条件是装入的物品总重量不超过背包容量:∑wi<=M( M=150)。

(1)根据贪心的策略,每次挑选价值最大的物品装入背包,得到的结果是否最优?

(2)每次挑选所占重量最小的物品装入是否能得到最优解?

(3)每次选取单位重量价值最大的物品,成为解本题的策略。

常用算法之贪心算法

对于例题中的3种贪心策略,都是无法成立(无法被证明)的,解释如下:

(1)贪心策略:选取价值最大者。反例:

W=30

物品:A B C

重量:28 12 12

价值:30 20 20

根据策略,首先选取物品A,接下来就无法再选取了,可是,选取B、C则更好。

(2)贪心策略:选取重量最小。它的反例与第一种策略的反例差不多。

(3)贪心策略:选取单位重量价值最大的物品。

常用算法之贪心算法

根据策略,三种物品单位重量价值一样,程序无法依据现有策略作出判断,如果选择A,则答案错误。

贪心算法并不是完全不可以使用,贪心策略一旦经过证明成立后,它就是一种高效的算法。上面实例试用贪心算法求解,贪心解的确不错,可惜不是最优解。

常用算法之贪心算法


分享到:


相關文章: