活动选择问题_贪心算法

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贪心算法

对于许多最优化问题,使用动态规划算法来求最优解有些杀鸡用牛刀了,可以使用更加简单、更加高效的算法。贪心算法就是这样的算法,它在每一步做出当时看起来最佳的选择。也就是说它总是做出局部最优的选择,从而得到全局最优解。

对于某些问题并不保证得到最优解,但对很多问题确实可以求得最优解。

思想

贪心算法的基本思路是从问题的某一个初始解出发一步一步地进行,根据某个优化测度,每一步都要确保能获得局部最优解。每一步只考虑一个数据,他的选取应该满足局部优化的条件。若下一个数据和部分最优解连在一起不再是可行解时,就不把该数据添加到部分解中,直到把所有数据枚举完,或者不能再添加算法停止 [3]  。

过程

  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。

 

活动选择问题

有n个需要在同一天使用同一个教室的活动a1,a2,…,an,教室同一时刻只能由一个活动使用。每个活动ai都有一个开始时间si和结束时间fi 。一旦被选择后,活动ai就占据半开时间区间[si,fi)。如果[si,fi]和[sj,fj]互不重叠,ai和aj两个活动就可以被安排在这一天。该问题就是要安排这些活动使得尽量多的活动能不冲突的举行(最大兼容活动子集)。例如下图所示的活动集合S,其中各项活动按照结束时间单调递增排序。

{a3,a9,a11}是一个兼容的活动子集,但它不是最大子集,因为子集{a1,a4,a8,a11}更大,实际上它是我们这个问题的最大兼容子集,但它不是唯一的一个{a2a4a9a11}

贪心算法

  想要使用贪心算法的话,得先找到适合贪心算法的规律(局部最优选择)

  对于任何非空的活动集合S,假如amS中结束时间最早的活动,则am一定在S的某个最大兼容活动子集中。

(如何证明上面的结论?反证法)

  递归解决

  迭代解决

    static void Main(string[] args)
        {
            int[] s = { 0, 1, 3, 0, 5, 3, 5, 6, 8, 8, 2, 12};
            int[] f = { 0, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 };

            List<int> list = ActivitySelection(1, 11, 0, 24, s, f);
            foreach (int item in list)
            {
                Console.Write(item + " ");
            }
        }

static List<int> ActivitySelection(int startNum, int endNum, int startTime, int endTime, int[] s,int [] f)
        {
            if (startNum>endNum||startTime>=endTime)
            {
                return new List<int>();
            }

            int tempNum=0;
            //从第一个开始找
            for (int number = startNum; number <=endNum; number++)
            {
                if (s[number]>=startTime&&f[number]<=endTime ) //在开始和 结束的 活动时间 区间内
                {
                    //找到了
                    tempNum = number;
                    break;
                }
            }
            // 找 剩余的
             List<int> Activitylist= ActivitySelection(tempNum + 1, endNum, f[tempNum], endTime,s, f);

             Activitylist.Add(tempNum);
            return Activitylist;
        }

  迭代解决

 static void Main(string[] args)
        {
            int[] s = { 0, 1, 3, 0, 5, 3, 5, 6, 8, 8, 2, 12, 24 };
            int[] f = { 0, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 24 };

            int startTime = 0;
            int endTime = 24;
            List<int> list = new List<int>();
            for (int number = 1; number <=11; number++)
            { 
               //说明 活动
                if (s[number]<=startTime&&f[number]<=endTime)
                {
                    list.Add(number);
                    startTime = f[number];//下次判断的时候就是从下次的
                    //结束时间判断
                }
            }
            foreach (int i in list)
            {
                Console.WriteLine(i);
            }
        }

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