贪心算法总结

1 贪心算法基本思想

     顾名思义,贪心算法总是作出在当前看来最好的选择。也就是说贪心算法并不从整体最优考虑,它所作出的选择只是在某种意义上的局部最优选择。

    因此可以得出用局部解构造全局解,即从问题的某一个初始解逐步逼近给定的目标,以尽可能快的求得更好的解。当某个算法中的某一步不能再继续前进时,算法停止。

2  贪心算法的基本要素

       问题要满足以下条件:

(1)贪心选择性质

          所谓的贪心选择性质是指所求问题的整体最优解可以通过一系列局部最优的选择,即贪心选择来达到。对于一个具体问题,要确定它是否具有贪心选择性质,必须证明每一步所做的贪心选择最终导致问题的整体最优解。首先考察问题的一个整体最优解,并证明可修改这个最优解,使其以贪心选择开始。做了贪心选择后,原问题简化为规模更小的类似子问题。然后,用数学归纳法证明,通过每一步做贪心选择,最终可得到问题的整体最优解。其中,证明贪心选择后的问题简化为规模更小的类似子问题的关键在于利用该问题的优子结构性质。

 (2)最优子结构性质

         当一个问题的最优解包含其子问题的最优解时,称此问题具有最优子结构性质。运用贪心策略在每一次转化时都取得了最优解。

3  贪心算法的不足

 (1)不能保证求得的最后解是最佳的;

 (2)不能用来求最大或最小解问题;

 (3)只能求满足某些约束条件的可行解的范围。

4 贪心算法解题的步骤

        贪心算法的核心问题是选择能产生问题最优解的最优度量标准,即贪心策略。所谓贪心策略是指从问题的初始状态出发,通过若干次的贪心选择而得出最优值的一种解题方法,其具体的实现

过程如下:

        (1)应用同一规则,将原问题变为一个相似的但规模更小的子问题。

        (2)从问题的某一初始解出发:

            while (能朝给定目标前进一步)

                    求出可行解的一个解元素

        (3)由所有解元素组合成问题的一个可行解

典型案例:

                                                  哈夫曼编码

解题:

1为每个符号建立一个叶子节点,并加上其相应的发生频率
2当有一个以上的节点存在时,进行下列循环:
         (1)把这些节点作为带权值的二叉树的根节点,左右子树为空
         (2)选择两棵根结点权值最小的树作为左右子树构造一棵新的二叉树,且至新的二叉树的根结点     权值为其左右子树上根结点的权值之和。
         (3)把权值最小的两个根节点移除
         (4)将新的二叉树加入队列中.
3最后剩下的节点为根节点,此时二叉树已经完成。
 

  如图所示:(步骤)使用优选队列可以节省时间。

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