深度剖析贪心算法:原理、优势与实战
概述
贪心算法是一种通过每一步的局部最优选择来寻找整体最优解的方法。在每个步骤中,贪心算法选择当前状态下的最佳选项,而不考虑未来可能的影响。尽管它不能保证一定能找到全局最优解,但贪心算法通常简单且高效,适用于许多实际问题。
核心原理
贪心算法是一种寻找全局最优解的方法,其核心原理可概括为以下步骤:
-
问题建模:将问题分解成一系列子问题,每个子问题都有一定的优先级。
-
选择策略:在每个步骤中,选择当前子问题的最佳选项,即局部最优解,而不考虑未来可能的影响。
-
更新状态:根据所选策略,更新问题的状态以反映已经做出的选择。
-
重复:反复执行步骤2和步骤3,直到达到问题的终止条件。
优势
贪心算法具有以下优势:
- 高效性:贪心算法通常具有较低的时间复杂度,适用于大规模问题。
- 简单性:相对于某些复杂的动态规划算法,贪心算法的实现相对简单。
- 实用性:贪心算法适用于许多实际问题,特别是那些具有贪心选择性质的问题。
实际应用
以下是四个经典问题,以及它们的贪心算法解决方案的示例:
1. 零钱兑换问题
问题描述:给定不同面额的硬币 coins 和一个总金额 amount,编写一个函数来计算可以凑成总金额所需的最少的硬币个数。
Python 示例
def coinChange(coins, amount):coins.sort(reverse=True)count = 0for coin in coins:while amount >= coin:amount -= coincount += 1return count if amount == 0 else -1
Java 示例
public int coinChange(int[] coins, int amount) {Arrays.sort(coins);int count = 0;for (int i = coins.length - 1; i >= 0; i--) {while (amount >= coins[i]) {amount -= coins[i];count++;}}return amount == 0 ? count : -1;
}
2. 背包问题
问题描述:给定一组物品,每个物品都有自己的重量和价值,以及一个容量限制的背包。目标是找到将哪些物品放入背包,可以使得背包中的物品总价值最大。
Python 示例:
def knapsack(values, weights, capacity):n = len(values)items = [(values[i], weights[i]) for i in range(n)]items.sort(key=lambda x: x[1] / x[0], reverse=True)total_value = 0for item in items:if capacity >= item[1]:total_value += item[0]capacity -= item[1]return total_value
Java 示例
public int knapsack(int[] values, int[] weights, int capacity) {int n = values.length;Item[] items = new Item[n];for (int i = 0; i < n; i++) {items[i] = new Item(values[i], weights[i]);}Arrays.sort(items, (a, b) -> Double.compare(b.valuePerWeight, a.valuePerWeight));int totalValue = 0;for (Item item : items) {if (capacity >= item.weight) {totalValue += item.value;capacity -= item.weight;}}return totalValue;
}class Item {int value;int weight;double valuePerWeight;Item(int value, int weight) {this.value = value;this.weight = weight;valuePerWeight = (double) value / weight;}
}
3.最小生成树问题
问题描述:给定一个连通的带权无向图,目标是找到一棵生成树,使得其包含所有顶点并且总权值最小。
Python 示例
class Graph:def __init__(self, vertices):self.V = verticesself.graph = []def add_edge(self, u, v, w):self.graph.append([u, v, w])def kruskal_mst(self):result = []self.graph = sorted(self.graph, key=lambda item: item[2])parent = []rank = []def find(i):if parent[i] == i:return ireturn find(parent[i])def union(i, j):i_root = find(i)j_root = find(j)if i_root != j_root:if rank[i_root] < rank[j_root]:parent[i_root] = j_rootelif rank[i_root] > rank[j_root]:parent[j_root] = i_rootelse:parent[j_root] = i_rootrank[i_root] += 1for node in range(self.V):parent.append(node)rank.append(0)i = 0e = 0while e < self.V - 1:u, v, w = self.graph[i]i += 1x = find(u)y = find(v)if x != y:e += 1result.append([u, v, w])union(x, y)minimum_cost = 0for u, v, weight in result:minimum_cost += weightprint(f"Edge ({u}-{v}) Weight: {weight}")print(f"Minimum Spanning Tree Weight: {minimum_cost}")# 创建一个带权无向图
g = Graph(4)
g.add_edge(0, 1, 10)
g.add_edge(0, 2, 6)
g.add_edge(0, 3, 5)
g.add_edge(1, 3, 15)
g.add_edge(2, 3, 4)# 执行Kruskal算法找到最小生成树
g.kruskal_mst()
Java 示例
import java.util.*;class Graph {private int V, E;private List<Edge> edges;static class Edge {int src, dest, weight;Edge(int src, int dest, int weight) {this.src = src;this.dest = dest;this.weight = weight;}}Graph(int V, int E) {this.V = V;this.E = E;edges = new ArrayList<>();}void addEdge(int src, int dest, int weight) {edges.add(new Edge(src, dest, weight));}int kruskalMST() {int result = 0;edges.sort(Comparator.comparingInt(e -> e.weight));int[] parent = new int[V];Arrays.fill(parent, -1);int edgeCount = 0;for (Edge edge : edges) {int srcParent = find(parent, edge.src);int destParent = find(parent, edge.dest);if (srcParent != destParent) {result += edge.weight;parent[srcParent] = destParent;edgeCount++;}if (edgeCount == V - 1) break;}return result;}private int find(int[] parent, int node) {if (parent[node] == -1) return node;return find(parent, parent[node]);}
}public class MinimumSpanningTree {public static void main(String[] args) {Graph graph = new Graph(4, 5);graph.addEdge(0, 1, 10);graph.addEdge(0, 2, 6);graph.addEdge(0, 3, 5);graph.addEdge(1, 3, 15);graph.addEdge(2, 3, 4);int minWeight = graph.kruskalMST();System.out.println("Minimum Spanning Tree Weight: " + minWeight);}
}
4.Huffman编码
问题描述:给定一组字符及其出现频率,目标是构建一种前缀编码,使得出现频率高的字符具有较短的编码。
Python 示例
import heapq
from collections import defaultdictclass HuffmanNode:def __init__(self, char, freq):self.char = charself.freq = freqself.left = Noneself.right = Nonedef __lt__(self, other):return self.freq < other.freqdef build_huffman_tree(chars, freq):heap = [HuffmanNode(char, freq) for char, freq in zip(chars, freq)]heapq.heapify(heap)while len(heap) > 1:left = heapq.heappop(heap)right = heapq.heappop(heap)merged = HuffmanNode('$', left.freq + right.freq)merged.left = leftmerged.right = rightheapq.heappush(heap, merged)return heap[0]def print_huffman_codes(node, code=""):if node is None:returnif node.char != '$':print(f"Character: {node.char}, Code: {code}")print_huffman_codes(node.left, code + "0")print_huffman_codes(node.right, code + "1")# 给定字符和频率数据
chars = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f']
freq = [5, 9, 12, 13, 16, 45]# 构建Huffman编码树
root = build_huffman_tree(chars, freq)# 打印Huffman编码
print_huffman_codes(root)
Java 示例
import java.util.*;class HuffmanNode {char data;int frequency;HuffmanNode left, right;HuffmanNode(char data, int frequency) {this.data = data;this.frequency = frequency;left = right = null;}
}public class HuffmanCoding {public static void main(String[] args) {char[] chars = {'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f'};int[] freq = {5, 9, 12, 13, 16, 45};HuffmanNode root = buildHuffmanTree(chars, freq);printHuffmanCodes(root, "");}public static HuffmanNode buildHuffmanTree(char[] chars, int[] freq) {PriorityQueue<HuffmanNode> queue = new PriorityQueue<>(Comparator.comparingInt(node -> node.frequency));for (int i = 0; i < chars.length; i++) {queue.add(new HuffmanNode(chars[i], freq[i]));}while (queue.size() > 1) {HuffmanNode left = queue.poll();HuffmanNode right = queue.poll();HuffmanNode newNode = new HuffmanNode('$', left.frequency + right.frequency);newNode.left = left;newNode.right = right;queue.add(newNode);}return queue.poll();}public static void printHuffmanCodes(HuffmanNode node, String code) {if (node == null) {return;}if (node.data != '$') {System.out.println("Character: " + node.data + ", Code: " + code);}printHuffmanCodes(node.left, code + "0");printHuffmanCodes(node.right, code + "1");}
}
相关文章:
深度剖析贪心算法:原理、优势与实战
概述 贪心算法是一种通过每一步的局部最优选择来寻找整体最优解的方法。在每个步骤中,贪心算法选择当前状态下的最佳选项,而不考虑未来可能的影响。尽管它不能保证一定能找到全局最优解,但贪心算法通常简单且高效,适用于许多实际…...
Docker搭建DNS服务器--use
前言 DNS服务器是(Domain Name System或者Domain Name Service)域名系统或者域名服务,域名系统为Internet上的主机分配域名地址和IP地址。 安装 2.1 实验环境 IP 系统版本 角色 192.168.40.121 Ubuntu 22.10 DNS服务器 192.168.40.122 Ubuntu 22.10 测试机器 2.2 …...
“顽固”——C语言用栈实现队列
解题图解: 1、 先用stack1存储push来的数据 2、每当要pop数据时,从stack2中取,如果 stack2为空,就先从stack1中“倒”数据到stack2。 这就是用栈实现队列的基本操作 这道题看起来比较容易,但是!如果你用C语…...
linux内网渗透
一、信息收集 主机发现: nmap -sP 192.168.16.0/24 端口探测 masscan -p 1-65535 192.168.16.168 --rate1000 开放端口如下 nmap端口详细信息获取 nmap -sC -p 8888,3306,888,21,80 -A 192.168.16.168 -oA ddd4-port目录扫描 gobuster dir…...
还没用熟 TypeScript 社区已经开始抛弃了
根据 rich-harris-talks-sveltekit-and-whats-next-for-svelte 这篇文章的报道, Svelte 计划要把代码从 TS 换到 JS 了。 The team is switching the underlying code from TypeScript to JavaScript. That and the update will then allow the team to incorporate…...
2023年9月19日
2> 完成文本编辑器的保存工作 头文件 #ifndef MAINWINDOW_H #define MAINWINDOW_H#include <QFontDialog> #include <QMainWindow> #include <QFont> #include <QMessageBox> #include <QDebug> #include <QColorDialog> #include &l…...
PowerDesigner 与 mysql 同步数据
PowerDesigner 连接上数据库 创建数据库表 table_5 选择: 点击确认后弹出 点击run执行 刷新数据库表,已创建成功 修改测试表1,新增一个字段 取消全选 选择数据库,勾选修改的表,如果全部勾选的话,就…...
[python 刷题] 271 Encode and Decode Strings
[python 刷题] 271 Encode and Decode Strings 题目: Design an algorithm to encode a list of strings to a string. The encoded string is then sent over the network and is decoded back to the original list of strings. Machine 1 (sender) has the func…...
[QT]day3
1.一个闹钟 widget.cpp: #include "widget.h" #include "ui_widget.h"#include <QWidget> #include <QTimerEvent> //定时器事件处理类 #include <QTime>Widget::Widget(QWidget *parent): QWidget(parent), ui(new Ui::Widget) {//给播…...
《PostgreSQL事务管理深入解析》
🌷🍁 博主猫头虎(🐅🐾)带您 Go to New World✨🍁 🐅🐾猫头虎建议程序员必备技术栈一览表📖: 🛠️ 全栈技术 Full Stack: 📚…...
深度分析Oracle中的NULL
【squids.cn】 全网zui低价RDS,免费的迁移工具DBMotion、数据库备份工具DBTwin、SQL开发工具等 关键点 特殊值NULL意味着没有数据,它声明了该值是未知的事实。默认情况下,任何类型的列和变量都可以取这个值,除非它们有一个NOT N…...
Python入门教学——类和对象
目录 一、面向过程和面向对象 1、面向过程 2、面向对象 二、类 三、类对象与类属性 1、类对象 2、类属性 四、类方法与静态方法 1、类方法 2、静态方法 一、面向过程和面向对象 1、面向过程 是一种以过程为中心的编程思想,强调事件的流程和顺序。思想&…...
【数据库系统概论】关系数据库中的关系数据结构
前言关系关系模式关系数据库关系模型的存储结构感谢 💖 前言 上一篇文章【数据库系统概论】数据模型介绍了数据库系统中的数据模型的基本概念。其中提到了关系模型是最重要的一种数据模型。下面将介绍支持关系模型的数据库系统——关系数据库。 按照数据模型的三大…...
LabVIEW对Table中同一行数据分多次增加
LabVIEW对Table中同一行数据分多次增加 在对多个设备采集数据,同时需要记录到表格中。很多时候多台数据并不是同时更新,比如有的是在开关之前读取更新,有的则是在开关闭合后更新。只是用Number Indicator的方式,需要很多个&#…...
微信小程序实现删除功能
1. 前端 项目列表展示是使用的wx:for遍历 每个项目展示有3个模块 1. project-title 2. project-content 3. project-foot 全部代码如下 <t-sticky><view class"search"><t-search model:value"{{conditions.keyword}}" pl…...
整合Shiro+Jwt
整合ShiroJwt大体思路 springboot整合shiro大体上的思路: 1.自定义一个类Realm extends AuthorizingRealm{} 主要是对token授权和认证 重写2个方法 doGetAuthorizationInfo //授权 doGetAuthenticationInfo //认证 认证 代码中手动加上对token校验的判断2.自…...
Python 图形化界面基础篇:创建工具栏
Python 图形化界面基础篇:创建工具栏 引言 Tkinter 库简介步骤1:导入 Tkinter 模块步骤2:创建 Tkinter 窗口步骤3:创建工具栏步骤4:向工具栏添加工具按钮步骤5:处理工具按钮的点击事件步骤6:启动…...
基于matlab实现的卡尔曼滤波匀加速直线运动仿真
完整程序: clear clc %% 初始化参数 delta_t 0.1; %采样时间 T 8; %总运行时长 t 0:delta_t:T; %时间序列 N length(t); %序列的长度 x0 0; %初始位置 u0 0; %初速度 U 10; %控制量、加速度 F [1 delta_t 0 1]; %状态转移矩阵 B …...
windows Visual Studio 2022 opengl开发环境配置
1. 安装glew(GL), GLFW, glm, soil2-debug 还需要premake生成visual studio solution cmake for windows也要安装一个, 但是不用安装MinGW64, bug多 下载源码,找到xxx.sln文件用visual stidio打开solution编译代码,找到xxx.lib, xxx.dll文件…...
中国财政科学研究院党委书记、院长刘尚希一行莅临麒麟信安调研
为贯彻落实省委第十二届四次全会精神,加快推动湖南高质量发展,9月16日下午,由中国财政科学研究院党委书记、院长刘尚希,中国电子信息产业发展研究院总工程师秦海林,省委改革办副主任梁仲,省发展改革委党组成…...
[特殊字符] 智能合约中的数据是如何在区块链中保持一致的?
🧠 智能合约中的数据是如何在区块链中保持一致的? 为什么所有区块链节点都能得出相同结果?合约调用这么复杂,状态真能保持一致吗?本篇带你从底层视角理解“状态一致性”的真相。 一、智能合约的数据存储在哪里…...
19c补丁后oracle属主变化,导致不能识别磁盘组
补丁后服务器重启,数据库再次无法启动 ORA01017: invalid username/password; logon denied Oracle 19c 在打上 19.23 或以上补丁版本后,存在与用户组权限相关的问题。具体表现为,Oracle 实例的运行用户(oracle)和集…...
设计模式和设计原则回顾
设计模式和设计原则回顾 23种设计模式是设计原则的完美体现,设计原则设计原则是设计模式的理论基石, 设计模式 在经典的设计模式分类中(如《设计模式:可复用面向对象软件的基础》一书中),总共有23种设计模式,分为三大类: 一、创建型模式(5种) 1. 单例模式(Sing…...
【kafka】Golang实现分布式Masscan任务调度系统
要求: 输出两个程序,一个命令行程序(命令行参数用flag)和一个服务端程序。 命令行程序支持通过命令行参数配置下发IP或IP段、端口、扫描带宽,然后将消息推送到kafka里面。 服务端程序: 从kafka消费者接收…...
iOS 26 携众系统重磅更新,但“苹果智能”仍与国行无缘
美国西海岸的夏天,再次被苹果点燃。一年一度的全球开发者大会 WWDC25 如期而至,这不仅是开发者的盛宴,更是全球数亿苹果用户翘首以盼的科技春晚。今年,苹果依旧为我们带来了全家桶式的系统更新,包括 iOS 26、iPadOS 26…...
51c自动驾驶~合集58
我自己的原文哦~ https://blog.51cto.com/whaosoft/13967107 #CCA-Attention 全局池化局部保留,CCA-Attention为LLM长文本建模带来突破性进展 琶洲实验室、华南理工大学联合推出关键上下文感知注意力机制(CCA-Attention),…...
Objective-C常用命名规范总结
【OC】常用命名规范总结 文章目录 【OC】常用命名规范总结1.类名(Class Name)2.协议名(Protocol Name)3.方法名(Method Name)4.属性名(Property Name)5.局部变量/实例变量(Local / Instance Variables&…...
《用户共鸣指数(E)驱动品牌大模型种草:如何抢占大模型搜索结果情感高地》
在注意力分散、内容高度同质化的时代,情感连接已成为品牌破圈的关键通道。我们在服务大量品牌客户的过程中发现,消费者对内容的“有感”程度,正日益成为影响品牌传播效率与转化率的核心变量。在生成式AI驱动的内容生成与推荐环境中࿰…...
linux arm系统烧录
1、打开瑞芯微程序 2、按住linux arm 的 recover按键 插入电源 3、当瑞芯微检测到有设备 4、松开recover按键 5、选择升级固件 6、点击固件选择本地刷机的linux arm 镜像 7、点击升级 (忘了有没有这步了 估计有) 刷机程序 和 镜像 就不提供了。要刷的时…...
Qwen3-Embedding-0.6B深度解析:多语言语义检索的轻量级利器
第一章 引言:语义表示的新时代挑战与Qwen3的破局之路 1.1 文本嵌入的核心价值与技术演进 在人工智能领域,文本嵌入技术如同连接自然语言与机器理解的“神经突触”——它将人类语言转化为计算机可计算的语义向量,支撑着搜索引擎、推荐系统、…...
