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2023-08-27 23:41:10 +08:00
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<h1 id="151">15.1 &nbsp; 贪心算法<a class="headerlink" href="#151" title="Permanent link">&para;</a></h1>
<p>贪心算法是一种常见的解决优化问题的算法,其基本思想是在问题的每个决策阶段,都选择当前看起来最优的选择,即贪心地做出局部最优的决策,以期望获得全局最优解。贪心算法简洁且高效,在许多实际问题中都有着广泛的应用。</p>
<p>贪心算法和动态规划都常用于解决优化问题。它们一些相似之处,比如都依赖最优子结构性质。两者的不同点在于:</p>
<p>贪心算法和动态规划都常用于解决优化问题。它们之间存在一些相似之处,比如都依赖最优子结构性质,但工作原理是不同的。</p>
<ul>
<li>动态规划会根据之前阶段的所有决策来考虑当前决策,并使用过去子问题的解来构建当前子问题的解。</li>
<li>贪心算法不会重新考虑过去的决策,而是一路向前地进行贪心选择,不断缩小问题范围,直至问题被解决。</li>
@ -3681,14 +3681,14 @@
<p align="center"> 图 15-2 &nbsp; 贪心无法找出最优解的示例 </p>
<p>也就是说,对于零钱兑换问题,贪心算法无法保证找到全局最优解,并且有可能找到非常差的解。它更适合用动态规划解决。</p>
<p>一般情况下,贪心算法适用于以下两类问题</p>
<p>一般情况下,贪心算法适用于以下两类问题</p>
<ol>
<li><strong>可以保证找到最优解</strong>:贪心算法在这种情况下往往是最优选择,因为它往往比回溯、动态规划更高效。</li>
<li><strong>可以找到近似最优解</strong>:贪心算法在这种情况下也是可用的。对于很多复杂问题来说,寻找全局最优解是非常困难的,能以较高效率找到次优解也是非常不错的。</li>
</ol>
<h2 id="1512">15.1.2 &nbsp; 贪心算法特性<a class="headerlink" href="#1512" title="Permanent link">&para;</a></h2>
<p>那么问题来了,什么样的问题适合用贪心算法求解呢?或者说,贪心算法在什么情况下可以保证找到最优解?</p>
<p>相较于动态规划,贪心算法的使用条件更加苛刻,其主要关注问题的两个性质</p>
<p>相较于动态规划,贪心算法的使用条件更加苛刻,其主要关注问题的两个性质</p>
<ul>
<li><strong>贪心选择性质</strong>:只有当局部最优选择始终可以导致全局最优解时,贪心算法才能保证得到最优解。</li>
<li><strong>最优子结构</strong>:原问题的最优解包含子问题的最优解。</li>
@ -3702,13 +3702,13 @@
<p>Pearson, David. A polynomial-time algorithm for the change-making problem. Operations Research Letters 33.3 (2005): 231-234.</p>
</div>
<h2 id="1513">15.1.3 &nbsp; 贪心解题步骤<a class="headerlink" href="#1513" title="Permanent link">&para;</a></h2>
<p>贪心问题的解决流程大体可分为三步</p>
<p>贪心问题的解决流程大体可分为以下三步</p>
<ol>
<li><strong>问题分析</strong>:梳理与理解问题特性,包括状态定义、优化目标和约束条件等。这一步在回溯和动态规划中都有涉及。</li>
<li><strong>确定贪心策略</strong>:确定如何在每一步中做出贪心选择。这个策略能够在每一步减小问题的规模,并最终能解决整个问题。</li>
<li><strong>正确性证明</strong>:通常需要证明问题具有贪心选择性质和最优子结构。这个步骤可能需要使用到数学证明,例如归纳法或反证法等。</li>
</ol>
<p>确定贪心策略是求解问题的核心步骤,但实施起来可能并不容易,原因包括:</p>
<p>确定贪心策略是求解问题的核心步骤,但实施起来可能并不容易,主要包含以下原因。</p>
<ul>
<li><strong>不同问题的贪心策略的差异较大</strong>。对于许多问题来说,贪心策略都比较浅显,我们通过一些大概的思考与尝试就能得出。而对于一些复杂问题,贪心策略可能非常隐蔽,这种情况就非常考验个人的解题经验与算法能力了。</li>
<li><strong>某些贪心策略具有较强的迷惑性</strong>。当我们满怀信心设计好贪心策略,写出解题代码并提交运行,很可能发现部分测试样例无法通过。这是因为设计的贪心策略只是“部分正确”的,上文介绍的零钱兑换就是个典型案例。</li>
@ -3716,7 +3716,7 @@
<p>为了保证正确性,我们应该对贪心策略进行严谨的数学证明,<strong>通常需要用到反证法或数学归纳法</strong></p>
<p>然而,正确性证明也很可能不是一件易事。如若没有头绪,我们通常会选择面向测试用例进行 Debug ,一步步修改与验证贪心策略。</p>
<h2 id="1514">15.1.4 &nbsp; 贪心典型例题<a class="headerlink" href="#1514" title="Permanent link">&para;</a></h2>
<p>贪心算法常常应用在满足贪心选择性质和最优子结构的优化问题中,以下一些典型的贪心算法问题</p>
<p>贪心算法常常应用在满足贪心选择性质和最优子结构的优化问题中,以下列举了一些典型的贪心算法问题</p>
<ol>
<li><strong>硬币找零问题</strong>:在某些硬币组合下,贪心算法总是可以得到最优解。</li>
<li><strong>区间调度问题</strong>:假设你有一些任务,每个任务在一段时间内进行,你的目标是完成尽可能多的任务。如果每次都选择结束时间最早的任务,那么贪心算法就可以得到最优解。</li>