数据结构之贪心算法(背包问题的思考)-(十)

  贪心策略。关于贪心算法的思考,思考过程都放在代码中了。

package com.lip.datastructure;
/**
 *贪心算法:装箱问题的思考
 * @author Lip
 *装箱问题可以是时间调问题的延伸,当一个箱子没有容积限制,那么就是时间调度问题
 *在时间调度问题中:存在两个可以讨论的问题。1.平均最短时间 2.总的最短时间
 *这两个问题都和装箱问题中问题如此类似。
 */
/*
 * 上面是我理解的装箱问题,本来是想说背包问题的
 * 背包问题的描述:有N件物品和一个容量为V的背包。第i件物品的重量是w[i],价值是v[i]。
 * 求解将哪些物品装入背包可使这些物品的重量总和不超过背包容量,且价值总和最大。
 */
/*
 * 贪心算法可以解决装箱问题,也可以解决背包问题,但是由贪心算法求出的解的可能不是最优解。
 * 如:事实上,作为一个理性人,我们都是贪心的。当你面对一堆金银珠宝的时候,你有一个背包,你的选择肯定会是优先选择性价比最高的珠宝。
 * 那么,从这个角度来说,我们可以用贪心算法来解决背包问题,即使不是问题的最优解。但是,这个解却是一个理人人的通常选择的贪心 策略。
 */
public class Pack
	{

		public static void main(String[] args)
			{
				/***********************装箱问题********************************/
				int []weight={8,7,5,4,4,3,3,2,2,2,1};
				int []box={12,12,12,10};
				int []result=loadInBox(Type.OFFLINE, box, weight);
				
				for(int i=0;i<box.length;i++)
					{
						System.out.println("第"+(i+1)+"号箱子货物:");
						print(weight, result, i+1);
						System.out.println();
					}
//				/***********0-1背包问题**************/
//				int []weight={2,3,4,6,2,5,4,3,8,1};
//				int []value={7,8,13,20,17,9,12,15,5,5};
//				int c=20;
//				int []position=loadInPack(c, value, weight);
//				int sum=0;
//				int sumW=0;
//				for(int i=0;i<position.length;i++)
//					{
//						if(position[i]!=0)
//							{
//							  sumW+=weight[position[i]-1];
//							  sum+=value[position[i]-1];
//							  System.out.println(position[i]+"->("+weight[position[i]-1]+","+value[position[i]-1]+")");
//							}
//						else break;
//					}
//				System.out.println("最大的收益为:"+sum);
//				System.out.println("有多少空间没有利用:"+(c-sumW));
			  

			}
		/***********************装箱问题********************************/
		/**
		 * @param type 
		 * @param box 箱子
		 * @param weight 货物重量
		 * @return
		 */
		public static int[]loadInBox(Type type,int box[],int []weight)
		{
			int []result=new int[weight.length];
			Sort.quickSort(weight);
			int sum=0;
			for(int i=0;i<weight.length;i++)
				sum+=weight[i];
			int sum2=0;//箱子总容积
			for(int i=0;i<box.length;i++)
				sum2+=box[i];
			if(sum>sum2)//艹,箱子不够
				return null;
			if(type==Type.OFFLINE)//给每个箱子都分配一个最大的货物
				{
					for(int i=weight.length-1,j=0;i>-1;i--)
						{
							int find=box.length;
							while(weight[i]>box[j])//不可以装
								{
									j=(j+1)%box.length;
									find--;
									if(find==0)//箱子不够
										{
										System.out.println("------背包不够---------");
										  return null;
										}
								}
							result[i]=j+1;
							box[j]-=weight[i];
							j=(j+1)%box.length;
						}
				}
			else if(type==Type.ONLINE)//先装一个箱子
				{
				   for(int i=0;i<box.length;i++)
					   {
						  //box[i] 箱子的当前剩余,也就是还可以装的货物
						   for(int j=weight.length-1;j>-1;j--)//一直装,直到装满
							  {
								  if(box[i]==0)//该箱子装满了
									  break;
								  if(result[j]==0&&weight[j]<=box[i])//该货物没有被装
									  {
										  box[i]-=weight[j];
										  result[j]=i+1;
									  }
							  }
					   }
			    }
			return result;
		}
		public static void print(int []weight,int []result,int k)
		{
			for(int i=0;i<result.length;i++)
				if(result[i]==k)
					System.out.print(weight[i]+" ");
		}
		/**
		 * 
		 * @author Lip
		 * 解决装箱问题有两种方式,一种是联机,一种是脱机。
		 * 所谓联机就是将一个箱子完全放满货物后,再开始处理下一个箱子
		 * 脱机就是将所有的货物都读取进来,按照从大到小的顺序将货物分配给箱子,直到各个箱子都被装满
		 */
		public enum Type
		{
			ONLINE,OFFLINE;
		};
		/**************************0-1背包问题(贪心算法)************************************/
		/**
		 * 
		 * @param c 背包容量
		 * @param value 每个物品的价值
		 * @param weight 每个物品的容积
		 */
		/*
		 * 当使用贪心算法解决背包问题时,那么考虑到贪心策略,就是要保证当前选择是最好的。
		 * 那么另外一个参考量“性价比”就被引用,p=value/weight
		 * 一直选择性价比最高的物品放入到背包中,直至背包被放满
		 */
        public static int[] loadInPack(int c,int[]value,int []weight)
        {

        	double []price=new double[value.length];//性价比
        	int []position=new int[value.length];
        	int p=0;
        	for(int i=0;i<value.length;i++)
        		price[i]=(double)value[i]/weight[i];
        	//开始装了
        	while(c>0)
        		{
        			double max=-1;
        			int pos=-1;
        			for(int i=0;i<price.length;i++)//找性价比最高的,且没有被装到背包中的
        				{
        					if(price[i]!=-1&&price[i]!=0&&max<price[i])
        						{
        							max=price[i];
        							pos=i;
        						}
        				}
        			if(pos==-1)//虽然剩下空间,但是再也找不到合适的了
        				break;
        			if(c>=weight[pos])
        				{
        					c-=weight[pos];
        					price[pos]=-1;//已经装过
        					position[p]=pos+1;
        					p++;
        				}
        			else 
        				{
        					price[pos]=0;//装不下,但是可以装比这个更小的
        				}
        		}
        	
        	return position;
        	
        }
	}

 

 贪婪算法运行效果:

    脱机装箱:

        数据结构之贪心算法(背包问题的思考)-(十)_第1张图片

   联机装箱:

      数据结构之贪心算法(背包问题的思考)-(十)_第2张图片

  贪心算法解决0-1背包问题:

     数据结构之贪心算法(背包问题的思考)-(十)_第3张图片

   在下篇中用动态规划法解决0-1背包问题

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