回溯法解决工作分配问题及分析

1、实践题目

工作分配问题

2、问题描述

设有n件工作分配给n个人。将工作i分配给第j个人所需的费用为cij 。 设计一个算法,对于给定的工作费用,为每一个人都分配1 件不同的工作,并使总费用达到最小。

输入格式:输入数据的第一行有1 个正整数n (1≤n≤20)。接下来的n行,每行n个数,表示工作费用。

输出格式:将计算出的最小总费用输出到屏幕。

输入样例:3

                 10 2 3

                  2 3 4

                  3 4 5

输出样例:9

3、算法描述(包括解空间,画出测试样例的解空间树,剪枝(约束函数或限界函数)方法描述)

(1)解空间

解空间为{x1,x2,x3,······,xn},其中xi=1,2,3,4···,n,表示第i个人安排的工作号。

(2)解空间树:以n=3为例,解空间树如下:

 

(3)剪枝方法

 算法中设置了一个数组,用来存放工作的完成状态,当工作完成时设为1,否则设为0。

(4)具体代码

 1 #include<iostream>
 2 using namespace std;
 3 #define N 1000
 4 int cost[N][N];  // 表示第i个人完成第j件工作需要的费用
 5 int isC[N] = {0}; // 用于记录第n个工作是否完成,0表示未完成
 6 int n;
 7 int scost;  // 表示总费用
 8 
 9 void Backstrack(int i, int c) 
10 {
11     if(c > scost) return;
12     if(i == n) {  // 当最后一个人也分配好工作后判断总费用
13         if(c < scost) scost=c;
14         return;
15     }
16     for(int j=0;j<n;j++) {
17         if(isC[j]==0) { // 判断第j个工作是否已经完成,类似剪枝函数
18             isC[j]=1;
19             Backstrack(i+1, c+cost[i][j]);
20             isC[j]=0;  // 回溯法
21         }
22     }
23 }
24 
25 int main()
26 {
27     cin>>n;
28     for(int i=0;i<n;i++) {
29         for(int j=0;j<n;j++) {
30             cin>>cost[i][j];  
31         }
32     }
33     scost = N;  // 给总费用设置一个很大的值
34     Backstrack(0,0);  
35         // 第一个0表示从第一个人开始 ,第二个0表示当前需要的总费用
36     cout<<scost;
37     return 0;
38 }    

4、心得体会(对本次实践收获及疑惑进行总结)

这次实践的过程中,可能是对回溯法还不是很了解,对剪枝函数或约束函数也不是很明白,所以在编程的过程中总是出现运行超时的问题,最后请教了同学,然后和结对编程小伙伴顺利地解决了问题。总体上对于回溯算法的理解还并不是很透彻,还需要多实践!

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