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

ja/codes/python/chapter_greedy/coin_change_greedy.py

@@ -0,0 +1,48 @@
+"""
+File: coin_change_greedy.py
+Created Time: 2023-07-18
+Author: krahets (krahets@163.com)
+"""
+
+
+def coin_change_greedy(coins: list[int], amt: int) -> int:
+    """硬貨交換：貪欲法"""
+    # coins リストがソートされていると仮定
+    i = len(coins) - 1
+    count = 0
+    # 残り金額がなくなるまで貪欲選択をループ
+    while amt > 0:
+        # 残り金額に最も近く、それより小さい硬貨を見つける
+        while i > 0 and coins[i] > amt:
+            i -= 1
+        # coins[i] を選択
+        amt -= coins[i]
+        count += 1
+    # 実行可能な解が見つからない場合、-1 を返す
+    return count if amt == 0 else -1
+
+
+"""ドライバーコード"""
+if __name__ == "__main__":
+    # 貪欲法：大域最適解の発見を保証できる
+    coins = [1, 5, 10, 20, 50, 100]
+    amt = 186
+    res = coin_change_greedy(coins, amt)
+    print(f"\ncoins = {coins}, amt = {amt}")
+    print(f"{amt} を構成するのに必要な硬貨の最小数は {res}")
+
+    # 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 = coin_change_greedy(coins, amt)
+    print(f"\ncoins = {coins}, amt = {amt}")
+    print(f"{amt} を構成するのに必要な硬貨の最小数は {res}")
+    print(f"実際には必要な最小数は 3、つまり 20 + 20 + 20")
+
+    # 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 = coin_change_greedy(coins, amt)
+    print(f"\ncoins = {coins}, amt = {amt}")
+    print(f"{amt} を構成するのに必要な硬貨の最小数は {res}")
+    print(f"実際には必要な最小数は 2、つまり 49 + 49")

ja/codes/python/chapter_greedy/fractional_knapsack.py

@@ -0,0 +1,46 @@
+"""
+File: fractional_knapsack.py
+Created Time: 2023-07-19
+Author: krahets (krahets@163.com)
+"""
+
+
+class Item:
+    """アイテム"""
+
+    def __init__(self, w: int, v: int):
+        self.w = w  # アイテムの重量
+        self.v = v  # アイテムの価値
+
+
+def fractional_knapsack(wgt: list[int], val: list[int], cap: int) -> int:
+    """分数ナップサック：貪欲法"""
+    # アイテムリストを作成、2 つの属性を含む：重量、価値
+    items = [Item(w, v) for w, v in zip(wgt, val)]
+    # 単位価値 item.v / item.w で高い順にソート
+    items.sort(key=lambda item: item.v / item.w, reverse=True)
+    # 貪欲選択をループ
+    res = 0
+    for item in 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 += (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"""
+if __name__ == "__main__":
+    wgt = [10, 20, 30, 40, 50]
+    val = [50, 120, 150, 210, 240]
+    cap = 50
+    n = len(wgt)
+
+    # 貪欲アルゴリズム
+    res = fractional_knapsack(wgt, val, cap)
+    print(f"ナップサック容量を超えないアイテムの最大値は {res}")

ja/codes/python/chapter_greedy/max_capacity.py

@@ -0,0 +1,33 @@
+"""
+File: max_capacity.py
+Created Time: 2023-07-21
+Author: krahets (krahets@163.com)
+"""
+
+
+def max_capacity(ht: list[int]) -> int:
+    """最大容量：貪欲法"""
+    # i、j を初期化、配列の両端で分割させる
+    i, j = 0, len(ht) - 1
+    # 初期最大容量は 0
+    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
+        cap = min(ht[i], ht[j]) * (j - i)
+        res = max(res, cap)
+        # 短い板を内側に移動
+        if ht[i] < ht[j]:
+            i += 1
+        else:
+            j -= 1
+    return res
+
+
+"""ドライバーコード"""
+if __name__ == "__main__":
+    ht = [3, 8, 5, 2, 7, 7, 3, 4]
+
+    # 貪欲アルゴリズム
+    res = max_capacity(ht)
+    print(f"最大容量は {res}")

ja/codes/python/chapter_greedy/max_product_cutting.py

@@ -0,0 +1,33 @@
+"""
+File: max_product_cutting.py
+Created Time: 2023-07-21
+Author: krahets (krahets@163.com)
+"""
+
+import math
+
+
+def max_product_cutting(n: int) -> int:
+    """切断の最大積：貪欲法"""
+    # n <= 3 の場合、1 を切り出す必要がある
+    if n <= 3:
+        return 1 * (n - 1)
+    # 貪欲的に 3 を切り出す、a は 3 の個数、b は余り
+    a, b = n // 3, 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(math.pow(3, a - 1)) * 2 * 2
+    if b == 2:
+        # 余りが 2 の場合、何もしない
+        return int(math.pow(3, a)) * 2
+    # 余りが 0 の場合、何もしない
+    return int(math.pow(3, a))
+
+
+"""ドライバーコード"""
+if __name__ == "__main__":
+    n = 58
+
+    # 貪欲アルゴリズム
+    res = max_product_cutting(n)
+    print(f"切断の最大積は {res}")