贪心算法---java---黑马

news2024/11/4 20:09:09

贪心算法

1)Greedy algorithm

称之为贪心算法或者贪婪算法,核心思想是

  1. 将寻找最优解的问题分为若干个步骤
  2. 每一步骤都采用贪心原则,选取当前最优解
  3. 因为未考虑所有可能,局部最优的堆叠不一定得到最终解最优

贪心算法例子

Dijkstra

while (!list.isEmpty()) {
    // 选取当前【距离最小】的顶点
    Vretex curr = chooseMinDistVertex(list);
    
    // 更新当前顶点到相邻顶点距离
    updateNeighboursDish(curr);
    
    // list集合中移除当前顶点
    list.remove(curr);
    // 标记当前顶点已被访问
    curr.visited = true;
}
  • 未能找到最短路径:存在负边 情况,得不到正确解;
  • 贪心原则会认为本次已找到该顶点的最短路径,使得该顶点赋为已访问
  • 与之对比,Bellman-Ford算法并未考虑局部距离最小顶点,而是每次处理所有边 ,不会出错,当然效率不如Dijkstra算法;

prim

while (!list.isEmpty()) {
    // 选取当前【距离最小】的顶点
    Vretex curr = chooseMinDistVertex(list);
    // 更新当前顶点到相邻顶点距离
    updateNeighboursDish(curr);
    // list集合中移除当前顶点
    list.remove(curr);
    // 标记当前顶点已被访问
    curr.visited = true;
}

prim与Dijkstra的区别在于,根据距离选取最小顶点不同,Dijkstra算法是一个累加距离,而prim算法中距离是跟相邻顶点间的距离

KrusKal

List<String> list = new ArrayList<>();
DisjoinSet set = new DisjoinSet(size);
while (list.size() < size - 1) {
    // 选取当前【距离最短】的边
    Edge poll = queue.poll();
    int i = set.find(poll.start);
    int j = set.find(poll.end);
    // 判断两个集合是否相交
    if (i != j) {// 未相交
        list.add(poll);
        set.union(i, j);	// 相交操作
    }
    
}

其他贪心算法例子

  • 选择排序、堆排序
  • 拓扑排序
  • 并查集和中的union by size 和union by height
  • 哈夫曼编码
  • 钱币找零
  • 任务编排
  • 近似算法

零钱兑换ⅡLeetcode518

递归实现

public class Leetcode518 {
    public int change(int[] coins, int amount) {
        return coinChange(coins, 0, amount, new LinkedList<>(), true);
    }
    
    public int coinChange(int[] coins, int index, int amount, LinkedList<Integer> stack, boolean first) {
        if (!first) {
            stack.push(coins[i]);
        }
        int sum = 0;
        if (amount == 0) {
            System.out.printlin(stack);
            sum = 1;
        } else if (amount < 0) {
            System.out.println(stack)
            sum = 0;
        } else {
            for(int i = index; i < coins.length; i++) {
               sum += coinChange(coins, i, amount - coins[i], stack, false);
            }
        }
        if (!stack.isEmpty()) {
            stack.pop();
        }
        return sum;
    }
}
    

零钱兑换Leetcode322

递归实现

public class Leetcode322 {
    
    static int min = -1;
    
    public int change(int[] coins, int amount) {
        coinChange(coins, 0, amount, new AtomicInteger(-1), new LinkedList<Integer>(), true);
        return min;
    }
    
    public void coinChange(int[] coins, int index, int amount, AtomicInteger count, LinkedList<Integer> stack, boolean first) {
        if (!first) {
            stack.push(coins[i]);
        }
        count.incrementAndGet();	// count++;
        int sum = 0;
        if (amount == 0) {
            System.out.println(stack);
            if (min == -1) {
                min = min.get();
            } else {
                min = Math.min(min, count.get());
            }
        } else {
            for(int i = index; i < coins.length; i++) {
               sum += coinChange(coins, i, amount - coins[i], count, stack, false);
            }
        }
        count.decrementAndGet();	// count--;	
        if (!stack.isEmpty()) {
            stack.pop();
        }
        return sum;
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        int[] coins = {5, 2, 1};
        Leetcode322 leetcode = new Leetcode322();
        System.out.printlin(leetcode.coinChange(coins, 5));
    }
}

贪心实现

public class Leetcode322{
    
    public int coinChange(int[] coins, int amount) {
        
        // 前提是coins是降序排序
    	int reminder = amount;
        int count;
        for(int coin : coins) {
            while (reminder > coin) {
                reminder -= coin;
                count++;
            }
            if (reminder == coin) {
                reminder -= coin;
                count++;
                break;
            }
        }
        if (reminder > 0) {
            return -1;
        } else {
            return count;
        }
    }
    
}

但是这个代码放到Leetcode上跑,有些测试用例是不能通过。

动态规划实现

使用动态规划求解,如下面代码

public class Leetcode322{
    
    public int coinChange(int[] coins, int amount) {
        
        int[] dp = new int[amount + 1];
        Arrays.fill(dp, amount + 1);
        dp[0] = 0;
        for(int coin : coins) {
            for(int j = coin; j < amount + 1; j++) {
                dp[j] = Math.min(dp[j], dp[j - coin] + 1);
            }
        }
        int r = dp[amount];
        return r > amount ? -1 : r;
    }
    
}

哈夫曼编码

Huffman树构建过程

  1. 统计出现频次字符,放入优先级队列
  2. 每次出对两个频次最低元素(小顶堆),
  3. 当队列中只有一个元素时,构建Huffman树完成
public class Huffman{
    
    static class Node{
        Character ch;
        int freq;
        Node left;
        Node right;
        String code;
        
        public Node(Character ch) {
            this.ch = ch;
        }
        
        public Node(int freq, Node left, Node right) {
            this.freq = freq;
            this.left = left;
            this.right = right;
        }
        
        int getFreq() {
            return freq;
        }
        
        boolean isLeaf() {
            return node.left == null;
        }
        
        @Override
        public void toString() {
            return "Node{" +
                "ch=" + ch + 
                ", freq=" + freq +
                "}";
        }
    }
    
    String str;
    Node root;
    HashMap<Character, Node> map = new HashMap<>();
    public Huffman(String str) {
        this.str = str;
        char[] chars = str.toCharArray();
		
        // 1.统计频次
        for(char ch : chars) {
            if (!map.containsKey(ch)) {
                map.put(ch, new Node(ch));
            } else {
                Node node = map.get(ch);
                node.freq++;
            }
            
            //方法引用
            // Node node = map.computeIfAbsent(ch, Node :: new);
            // node.frea++;
        }
        for(Node node : map.values()) {
            System.out.println(node.toString());
        }
        
        2.构造树
        PriorityQueue<Node> queue = new PriorityQueue<>(
        Comparator.ComparingInt(Node::getFreq)
        );
        queue.offerAll(map.values());
        while (queue.size() >= 2) {
            Node x = queue.poll();
            Node y = queue.poll();
            int f = x.freq + y.freq;
            queue.offer(new Node(f, x, y));
        }
        root = queue.poll();
        System.out.println(root);
        
        // 功能3 计算每个字符编码		//功能4 字符串编码后占几个bit
        int sum = dfs(root, new StringBuilder());		// 得到字符串编码后占的bit
        for(Node node : map.values()) {
            System.out.printlin(node);
        }
        System.out.println(sum);
        
    }
    
    public int dfs(Node node, StringBuilder sb) {
        int sum = 0;
        if (node.isLeaf()) {
            //编码
            node.node = sb.toString();
            sum = sb.length() * node.freq;
         	// System.out.println(sb.toString());   
        } else {
            sum += dfs(node.left, sb.append("0"));
            sum += dfs(node.right, sb.append("1"));
        }
        if (sb.length() > 0) {
            sb.deleteCharAt(sb.length() - 1);
        }
        return sum;
    }
    
    public String encode() {
        char[] chars = str.toCharArray();
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for(char ch : chars) {
            sb.append(map.get(ch).code);
        }
        return sb.toString();
    }
    
    public String decode(String str) {
        int i = 0;
        char[] chars = str.toCharArray();
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        Node node = root;
        while (i < chars.length) {
            if (!node.isLeaf()) {
                if (chars[i] == '0') {
                    node = node.left;
                } else if (chars[i] == '1'){
                    node = node.right;
                }
                i++;
            } 
            if (node.isLeaf()) {
                sb.append(node.ch);
                node = root;
            }
            
        }
        return sb.toString();
    }
}

活动选择问题

要在一个会议室举办n个活动

  • 每个活动有它们各自的起始和结束时间
  • 找出时间上不冲突的活动组合,能够最充分利用会议室(举办的活动次数最多)
public class ActivitySelectionProblem{
    
    static class Activity{
        int index;
        int start;
        int end;
        
        public Activity(int index, int start, int end) {
            this.index = index;
            this.start = start;
            this.end = end;
        }
        
        public int getEnd() {
            return end;
        }
        
        @Override
        public void tostring() {
            return "Activity(" + index + ")";
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        Activity[] activity = new Activity[]{
            new Activity(0, 1, 3),
            new Activity(1, 2, 4),
            new Activity(2, 3, 5)
        }	
        
        Arrays.sort(activity, Comparator.comparingInt(Activity::getEnd))
        System.out.println(activity);
        
        // 
        select(activity, activity.length);
    }
    
    public void select(Activity[] activity, int n) {
        
        List<int[]> res = new ArrayList<>();
        res.add(activity[0]);
        Activity pre = res;
        for(int i = 1; i < n; i++) {
            Activity curr = activity[i];
            if (curr.start >= pre.end) {
                res.add(curr);
                pre =  curr;
            }
        }
        for(Activity a : res) {
            System.out.println(a);
        }
    }
}

Leetcode435

无重叠区间

public class Leetcode435{
    
    public int eraseOverlapIntervals(int[][] intervals) {
        // 根据数组中的第二个元素先升序排序
        Arrays.sort(intervals, (a, b) -> a[1] - b[1]);
        
        List<int[]> res = new ArrayList<>();
        res.add(intervals[0]);
        int[] pre = res.get(0);
        int count = 0;	// 减少个数
        for(int i = 1; i < intervals.length; i++) {
            int[] curr = intervals[i];
            if (curr[0] < pre[1]) {		// 当前的初始值小于前一个的结束值,有冲突
                count++;
            } else {	// 只要当前的初始值大于等于前一个的结束值,则不冲突
                res.add(curr);
                pre = curr;
            }
        }
        return count;
    }
}

分数背包问题

  1. n个液体物品,有重量和价格属性
  2. 现取走10L物品
  3. 每次可以不拿,全拿,拿一部分,问最高价值是多少
    在这里插入图片描述
public class FractionalKnapsackProblem{
    
    static class Item{
        int index;
        int weight;
        int value;
        
        public Item(int index, int weight, int value) {
            this.index = index;
            this.weight = weight;
            this.value = value;
        }
        
        public int perValue() {
            return value / weight;
        }
        
        @Override
        public void toString() {
            return "Item(" + index + ")";
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        Item[] items = new Item[]{
            new Item(0, 4, 24),
            new Item(1, 8, 160),
            new Item(2, 2, 4000),
            new Item(3, 6, 108),
            new Item(4, 1, 4000),
        }
        
        select(items, 10);
    }
    
    public int select(Item[] items, int n) {
        Arrays.sort(items, Comparator.comparingInt(Item::preValue).reverse());
        int sum = 0;
        for(int i = 0; i < items.length; i++) {
            Item curr = items[i];
            if (n >= curr.weight) {
                n -= curr.weight;
                sum += curr.value;
            } else {
                sum += curr.perValue() * n;
                break;
            }
        }
        return sum;
    }
}

0-1背包问题

在这里插入图片描述

  1. n个物体都是固体,有重量和价值
  2. 现取走不超过10克物品
  3. 每次可以不拿或者全拿,问最高价值是多少
public class FractionalKnapsackProblem{
    
    static class Item{
        int index;
        int weight;
        int value;
        
        public Item(int index, int weight, int value) {
            this.index = index;
            this.weight = weight;
            this.value = value;
        }
        
        public int perValue() {
            return value / weight;
        }
        
        @Override
        public void toString() {
            return "Item(" + index + ")";
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        Item[] items = new Item[]{
            new Item(0, 1, 1000000),
            new Item(1, 4, 1600),
            new Item(2, 8, 2400),
            new Item(3, 5, 30),
        }
        
        select(items, 10);
    }
    
    public int select(Item[] items, int n) {
        Arrays.sort(items, Comparator.comparingInt(Item::preValue).reverse());
        int sum = 0;
        for(int i = 0; i < items.length; i++) {
            Item curr = items[i];
            if (n >= curr.weight) {
                n -= curr.weight;
                sum += curr.value;
            }
        }
        return sum;
    }
}

得到的结果,最大价值结果是:1001630 ,实际上选择钻石红宝石 得到的价值结果 1002400

贪心算法局限性

在这里插入图片描述

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安装驱动 在这个链接 社区版-固件与驱动-昇腾社区 1 下载NPU固件 需要注册登录&#xff0c;否则报错&#xff1a; ERR_NO:0x0091;ERR_DES:HwHiAiUser not exists! Please add HwHi AiUser 准备软件包-软件安装-CANN…

STM32H750 USBCDC配置与使用

STM32H750 USBCDC配置与使用 &#x1f4cd;相关参考文章&#xff1a;《STM32 USB CDC VPC》 STM32H750VB有2个USB OTG接口&#xff08;1FS&#xff0c;1HS/FS&#xff09;无晶振型解决方案&#xff0c;带有LPM和BCD。 &#x1f516;本次使用USB-PTG-FS作为测试 &#x1f33f;…

引领数字时代:万码优才如何变革IT人才招聘新体验(这里有更精准的推荐)

目录 引领数字时代&#xff1a;万码优才如何变革IT人才招聘新体验引领未来科技&#xff0c;精准链接IT精英精准匹配&#xff0c;高效对接海量资源&#xff0c;覆盖广泛优化体验&#xff0c;简化流程 全面升级&#xff1a;AI赋能数字人才职业成长AI模拟面试职场千问智能简历评估…

网络安全法详细介绍——爬虫教程

目录 [TOC](目录)一、网络安全法详细介绍1. 网络安全法的主要条款与作用2. 网络安全法与爬虫的关系3. 合法使用爬虫的指南 二、爬虫的详细教程1. 准备环境与安装工具2. 使用requests库发送请求3. 解析HTML内容4. 使用robots.txt规范爬虫行为5. 设置请求间隔6. 数据清洗与存储 三…

vscode插件-08 Golang

文章目录 Go安装其他必须软件 Go Go语言环境&#xff0c;只需安装这一个插件。然后通过vscode命令下载安装其他go环境需要的内容。 程序调试&#xff0c;需要创建.vscode文件夹并编写launch.json文件。 安装其他必须软件 ctrlshiftp&#xff0c;调出命令面板&#xff0c;输入…

ConnectX-7 25/50/100/200/400G NIC

ConnectX-7 25/50/100/200/400G NIC ConnectX-7提供了广泛的软件定义、硬件加速的网络、存储和安全功能&#xff0c;使组织能够现代化和保护他们的IT基础设施。此外&#xff0c;ConnectX-7还支持从边缘到核心数据中心到云的敏捷和高性能解决方案&#xff0c;同时增强网络安全性…

windows在两台机器上测试 MySQL 集群实现实时备份

在两台机器上测试 MySQL 集群实现实时备份的基本步骤&#xff1a; 一、环境准备 机器配置 确保两台机器&#xff08;假设为服务器 A 和服务器 B&#xff09;能够互相通信&#xff0c;例如它们在同一个局域网内&#xff0c;并且开放了 MySQL 通信所需的端口&#xff08;默认是 …

uniapp实现中间平滑凸起tabbar

uniapp实现中间平滑凸起tabbar 背景实现思路代码实现尾巴 背景 在移动端开发中&#xff0c;tabar是一个使用频率很高的组件&#xff0c;几乎是每个APP都会用到。今天给大家分享一个中间平滑凸起的tabbar组件&#xff0c;有需要的可以做下参考。先上图镇楼&#xff1a; 实现思…

java版询价采购系统 招投标询价竞标投标系统 招投标公告系统源码

在数字化时代&#xff0c;企业需要借助先进的数字化技术来提高工程管理效率和质量。招投标管理系统作为企业内部业务项目管理的重要应用平台&#xff0c;涵盖了门户管理、立项管理、采购项目管理、采购公告管理、考核管理、报表管理、评审管理、企业管理、采购管理和系统管理等…

YOLOV8目标检测C++推理问题总结

背景 数据集有限&#xff0c;使用paddleOCR直接识别准确率无法达到99%&#xff0c;这里尝试用目标检测对识别得分比较低的图片进行二次处理&#xff1b; 类别数目&#xff1a;数字&#xff08;10&#xff09;字母&#xff08;26&#xff09;字符&#xff08;2&#xff09; 38 …

Python毕业设计选题:基于Hadoop的租房数据分析系统的设计与实现

开发语言&#xff1a;Python框架&#xff1a;flaskPython版本&#xff1a;python3.7.7数据库&#xff1a;mysql 5.7数据库工具&#xff1a;Navicat11开发软件&#xff1a;PyCharm 系统展示 系统首页 房屋信息详情 个人中心 管理员登录界面 管理员功能界面 用户管理界面 房屋信…

CSRF与SSRF

csrf(跨站请求伪造)的原理: csrf全称是跨站请求伪造(cross-site request forgery)&#xff0c;也被称为one-click attack 或者 session riding scrf攻击利用网站对于用户网页浏览器的信任&#xff0c;劫持用户当前已登录的web应用程序&#xff0c;去执行分用户本意的操作。 利…

Rust 力扣 - 1984. 学生分数的最小差值

文章目录 题目描述题解思路题解代码题目链接 题目描述 题解思路 原数组 nums 排序&#xff0c;遍历nums中下标为[0, nums.len() - k]的学生分数 假设当前遍历的下标为i则&#xff0c;以 i 下标为最小值的学生分数的最小差值为nums[i k - 1] - nums[i] 取最小差值的最小值即…

前端笔试新问题总结

记录总结下最近遇到的前端笔试新问题 目录 一、操作数组方法 1.Array.isArray(arr) 2.Object.prototype.toString.call(arr) "[object Array]" 3.arr instanceof Array 1&#xff09;跨帧问题 2&#xff09;修改Array.prototype 3&#xff09;模拟数组的对象…

HTML 基础标签——结构化标签<html>、<head>、<body>

文章目录 1. <html> 标签2. <head> 标签3. <body> 标签4. <div> 标签5. <span> 标签小结 在 HTML 文档中&#xff0c;使用特定的结构标签可以有效地组织和管理网页内容。这些标签不仅有助于浏览器正确解析和渲染页面&#xff0c;还能提高网页的可…