回溯法搜索排列树的问题

1、问题描述: 
     设某一机器由n个部件组成,每一种部件都可以从m个不同的供应商处购得。设w[i][j]是从供应商j处购得的部件i的重量,c[i][j]是相应的价格,给出总价格不超过d的最小重量机器设计。 

2、解题思路: 
     由于题目已经给出总价格的上限,因此算法通过使用回溯来选择合适的机器使得在总价格不超过d时得到的机器重量最小。首先初始化当前价格cp=0,当前重量cw=0,此外,还要设置一个变量sum表示选择机器的总重量,初始化其为每个部件从1号供应商购买的重量。在循环选择i号机器时,判断从j号供应商购买机器后的价格是否大于总价格,如果不大于则选择,否则不选,继续选择下一供应商进行判断。在得到一个合适的供应商后,继续选择下一机器的供应商,从第一个选到最后一个供应商。当所有机器选择结束后,判断得到的总重量是否比之前的sum小,如果小就赋给sum,然后从这一步开始,回溯到上一机器,选择下一合适供应商,继续搜索可行解,直到将整个排列树搜索完毕。这样,最终得到的sum即为最优解。 
     当然,考虑到算法的时间复杂度,还可以加上一个剪枝条件,即在每次选择某一机器时,再判断选择后的当前重量是否已经大于之前的sum,如果大于就没必要继续搜索了,因为得到的肯定不是最优解。 

3、算法设计: 
a.部件有n个,供应商有m个,分别用w[i][j]和c[i][j]存储从供应商j 处购得的部件i的重量和相应价格,d为总价格的上限。 
b.用递归函数backtrack(i)来实现回溯法搜索排列树(形式参数i表示递归深度)。 
  ① 若cp>d,则为不可行解,剪去相应子树,返回到i-1层继续执行。 
  ② 若cw>=sum,则不是最优解,剪去相应子树,返回到i-1层继续执行。 
  ③ 若i>n,则算法搜索到一个叶结点,用sum对最优解进行记录,返回到i-1层继续执行; 
  ④ 用for循环对部件i从m个不同的供应商购得的情况进行选择(1≤j≤m)。 
c.主函数调用一次Knapsack(1)即可完成整个回溯搜索过程,最终得到的sum即为所求最小总重量。 

4.算法时间复杂度: 
    程序中最大的循环出现在递归函数backtrack(i)中,而此函数遍历排列树的时间复杂度为O(n!),故该算法的时间复杂度为O(n!)。 

5.
测试代码   收藏代码
  1. #include  
  2. #define N 1000  
  3. using namespace std;  
  4.   
  5. int n,m,d,cp=0,cw=0,sum=0;  
  6. int c[N][N],w[N][N];  
  7.   
  8. void backtrack(int i){  
  9.      if(i>n){  
  10.        if(cw
  11.          sum = cw;  
  12.        return ;  
  13.      }  
  14.      for(int j=1;j<=m;j++){  
  15.          cw+=w[i][j];  
  16.          cp+=c[i][j];  
  17.          if(cw
  18.            backtrack(i+1);  
  19.          cw-=w[i][j];  
  20.          cp-=c[i][j];  
  21.      }  
  22. }  
  23.   
  24. int main(){  
  25.     cin>>n>>m>>d;  
  26.     for(int i=1;i<=n;i++){  
  27.       for(int j=1;j<=m;j++)  
  28.         cin>>c[i][j];  
  29.       sum+=c[i][1];  
  30.     }  
  31.     for(int i=1;i<=n;i++)  
  32.       for(int j=1;j<=m;j++)  
  33.         cin>>w[i][j];  
  34.     backtrack(1);  
  35.     cout<
  36.     system("pause");  
  37.     return 0;  
  38. }  

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