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Co-authored-by: krahets <krahets@163.com>

ja/codes/cpp/chapter_greedy/coin_change_greedy.cpp

@@ -0,0 +1,60 @@
+/**
+ * File: coin_change_greedy.cpp
+ * Created Time: 2023-07-20
+ * Author: krahets (krahets@163.com)
+ */
+
+#include "../utils/common.hpp"
+
+/* 硬貨両替：貪欲法 */
+int coinChangeGreedy(vector<int> &coins, int amt) {
+    // 硬貨リストが順序付けされていると仮定
+    int i = coins.size() - 1;
+    int count = 0;
+    // 残り金額がなくなるまで貪欲選択をループ
+    while (amt > 0) {
+        // 残り金額に近く、それ以下の最小硬貨を見つける
+        while (i > 0 && coins[i] > amt) {
+            i--;
+        }
+        // coins[i] を選択
+        amt -= coins[i];
+        count++;
+    }
+    // 実行可能な解が見つからない場合、-1 を返す
+    return amt == 0 ? count : -1;
+}
+
+/* ドライバーコード */
+int main() {
+    // 貪欲法：大域最適解の発見を保証できる
+    vector<int> coins = {1, 5, 10, 20, 50, 100};
+    int amt = 186;
+    int res = coinChangeGreedy(coins, amt);
+    cout << "\ncoins = ";
+    printVector(coins);
+    cout << "amt = " << amt << endl;
+    cout << amt << " を作るのに必要な最小硬貨数は " << res << " です" << endl;
+
+    // 貪欲法：大域最適解の発見を保証できない
+    coins = {1, 20, 50};
+    amt = 60;
+    res = coinChangeGreedy(coins, amt);
+    cout << "\ncoins = ";
+    printVector(coins);
+    cout << "amt = " << amt << endl;
+    cout << amt << " を作るのに必要な最小硬貨数は " << res << " です" << endl;
+    cout << "実際には、最小必要数は 3 です。つまり、20 + 20 + 20" << endl;
+
+    // 貪欲法：大域最適解の発見を保証できない
+    coins = {1, 49, 50};
+    amt = 98;
+    res = coinChangeGreedy(coins, amt);
+    cout << "\ncoins = ";
+    printVector(coins);
+    cout << "amt = " << amt << endl;
+    cout << amt << " を作るのに必要な最小硬貨数は " << res << " です" << endl;
+    cout << "実際には、最小必要数は 2 です。つまり、49 + 49" << endl;
+
+    return 0;
+}

ja/codes/cpp/chapter_greedy/fractional_knapsack.cpp

@@ -0,0 +1,56 @@
+/**
+ * File: fractional_knapsack.cpp
+ * Created Time: 2023-07-20
+ * Author: krahets (krahets@163.com)
+ */
+
+#include "../utils/common.hpp"
+
+/* アイテム */
+class Item {
+  public:
+    int w; // アイテムの重量
+    int v; // アイテムの価値
+
+    Item(int w, int v) : w(w), v(v) {
+    }
+};
+
+/* 分数ナップサック：貪欲法 */
+double fractionalKnapsack(vector<int> &wgt, vector<int> &val, int cap) {
+    // アイテムリストを作成、2つの属性を含む：重量、価値
+    vector<Item> items;
+    for (int i = 0; i < wgt.size(); i++) {
+        items.push_back(Item(wgt[i], val[i]));
+    }
+    // 単位価値 item.v / item.w で高い順にソート
+    sort(items.begin(), items.end(), [](Item &a, Item &b) { return (double)a.v / a.w > (double)b.v / b.w; });
+    // 貪欲選択をループ
+    double res = 0;
+    for (auto &item : items) {
+        if (item.w <= cap) {
+            // 残り容量が十分な場合、アイテム全体をナップサックに入れる
+            res += item.v;
+            cap -= item.w;
+        } else {
+            // 残り容量が不十分な場合、アイテムの一部をナップサックに入れる
+            res += (double)item.v / item.w * cap;
+            // 残り容量がなくなったため、ループを中断
+            break;
+        }
+    }
+    return res;
+}
+
+/* ドライバーコード */
+int main() {
+    vector<int> wgt = {10, 20, 30, 40, 50};
+    vector<int> val = {50, 120, 150, 210, 240};
+    int cap = 50;
+
+    // 貪欲アルゴリズム
+    double res = fractionalKnapsack(wgt, val, cap);
+    cout << "ナップサック容量内での最大値は " << res << " です" << endl;
+
+    return 0;
+}

ja/codes/cpp/chapter_greedy/max_capacity.cpp

@@ -0,0 +1,39 @@
+/**
+ * File: max_capacity.cpp
+ * Created Time: 2023-07-21
+ * Author: krahets (krahets@163.com)
+ */
+
+#include "../utils/common.hpp"
+
+/* 最大容量：貪欲法 */
+int maxCapacity(vector<int> &ht) {
+    // i、j を初期化し、配列の両端で分割させる
+    int i = 0, j = ht.size() - 1;
+    // 初期最大容量は 0
+    int res = 0;
+    // 2つの板が出会うまで貪欲選択をループ
+    while (i < j) {
+        // 最大容量を更新
+        int cap = min(ht[i], ht[j]) * (j - i);
+        res = max(res, cap);
+        // より短い板を内側に移動
+        if (ht[i] < ht[j]) {
+            i++;
+        } else {
+            j--;
+        }
+    }
+    return res;
+}
+
+/* ドライバーコード */
+int main() {
+    vector<int> ht = {3, 8, 5, 2, 7, 7, 3, 4};
+
+    // 貪欲アルゴリズム
+    int res = maxCapacity(ht);
+    cout << "最大容量は " << res << " です" << endl;
+
+    return 0;
+}

ja/codes/cpp/chapter_greedy/max_product_cutting.cpp

@@ -0,0 +1,39 @@
+/**
+ * File: max_product_cutting.cpp
+ * Created Time: 2023-07-21
+ * Author: krahets (krahets@163.com)
+ */
+
+#include "../utils/common.hpp"
+
+/* 最大積切断：貪欲法 */
+int maxProductCutting(int n) {
+    // n <= 3 の場合、1 を切り出す必要がある
+    if (n <= 3) {
+        return 1 * (n - 1);
+    }
+    // 貪欲に 3 を切り出す。a は 3 の個数、b は余り
+    int a = n / 3;
+    int b = n % 3;
+    if (b == 1) {
+        // 余りが 1 の場合、1 * 3 のペアを 2 * 2 に変換
+        return (int)pow(3, a - 1) * 2 * 2;
+    }
+    if (b == 2) {
+        // 余りが 2 の場合、何もしない
+        return (int)pow(3, a) * 2;
+    }
+    // 余りが 0 の場合、何もしない
+    return (int)pow(3, a);
+}
+
+/* ドライバーコード */
+int main() {
+    int n = 58;
+
+    // 貪欲アルゴリズム
+    int res = maxProductCutting(n);
+    cout << "分割の最大積は " << res << " です" << endl;
+
+    return 0;
+}