【知识】贪心

来源:互联网 发布:敷面膜知乎 编辑:程序博客网 时间:2024/06/06 03:57

    贪心,也许算是算法中比较简单的一个了,然而要看出一道题是贪心并不是那么容易的。这两天学习了贪心,来总结一下贪心的套路。



    1.猜测

    有时候见到一道题,看起来挺像动态规划,但仔细琢磨发现又不太像,于是猜测这是一道贪心题目,然后给出验证,就可以很轻松的解决这道题了。所以,遇到最优子结构的题,可以猜测是否是贪心。



    2.验证

    猜测这道题是贪心之后,应该要去想办法验证它(或是验证它不对,改用动态规划),有些题其实肉眼看不出来全局最优解和局部最优解的关联,就需要用手去推演。比如有道题是这样的:

    FJ有n头牛,每头牛需要2*Ti分钟弄走,否则每分钟会吃掉Di朵花(被弄走时不吃花),求最少吃花。这道题设计了两个变量,看起来很像动态规划,我们不妨来推演一下:

    设FJ依次弄走i、j比依次弄走j、i更好,也就是:

    2*Ti*(Dj+others)+2*Tj*others<2*Tj*(Di+others)+2*Ti*Dothers

    整理一下:

    Ti*Dj<Tj*Di

    也就是:

    Ti/Di<Tj/Dj

    所以,我们可以发现,只要满足Ti/Di<Tj/Dj,i就比j更靠前,可以排序一下,并不需要动态规划。

    还有类似的题目也是不能一眼看出结论,需要我们去证明。



    3.实现

    贪心的题一般来说都会用到两种东西——排序和优先队列。

    排序一般适用于只贪心一遍的题(例如上述的保护花朵),而优先队列则更适合需要将上一次贪心的结果变成下一次的一个元素的那种题(例如合并果子),所以需要视情况使用。



    4.题目分类


    1)合并果子型:

    例:将n堆果子合并成1堆,每次只能合并2堆,费用为两堆果子的重量和,求最少费用

    方法:每次将最轻的两堆果子合成一堆,再把这一堆加入回去。

    证明:设有3堆果子依次合并成1堆,重量分别为a、b、c(a<b<c)

    1.((a,b),c)=>a+b+(a+b)+c=2a+2b+c

    2.((a,c),b)=>a+c+(a+c)+b=2a+2c+b

    3.((b,c),a)=>b+c+(b+c)+a=2b+2c+a

    因为a<b<c,所以2a+2b+c<2a+2c+b<2b+2c+a

    得证


    2)区间覆盖型:

    例1:有n个区间,在每个区间中需要放置至少1个点,问最少需要多少个点

    方法:将区间按右端点排序,如果某一个区间还没有点,则在最右端放置一个点

    证明:设按右端点排序后两个相邻的区间,[l1,r1]和[l2,r2]

    若他们不相交,在[l1,r1]上任何一个地方都无法覆盖[l2,r2],在r1放置是最优的

    若他们相交,在r1放置一定可以覆盖[l2,r2],在r1放置依然是最优的

    得证


    例2:有n个区间范围在[0,T] 之间,问完全覆盖[0,T]最少需要多少个区间

    方法:将区间按左端点排序(如果左端点相同按右端点排序),如果第1个区间无法覆盖0则无解。从第1个区间开始,然后寻找左端点在这个区间的所有区间(含自己)中右端点最靠右的,再从这个端点往后重复,如果满足条件的区间是自己,而还是没有覆盖满则无解,否则这个步骤进行了多少回答案就是多少

    证明:显然……


    3)贪心剪枝型:

    不知怎么说例题好。。。

    如果某一个式子需要寻找最值,若满足其中一个因素i使得式子比i-1差时i+1也比i-1差,就可以使用贪心,将以后的全部排除掉,不需要继续做下去。