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贪心问题求解思路(总结)

程序员文章站 2022-07-14 14:14:03
...

贪心问题: 局部最优解, 需证明该解就是该题的最优解无其他情况,则能直接用贪心法。典型例题: 部分背包问题, 直接用贪心法求的解即最优解,;而0-1背包问题额不能用贪心法去求最优解。

下面给出几道贪心的典型例题,在知道思路的情况,可遇到题目则以不变应万变去求解。

例题1 : 区间选点

给定N个闭区间[ai,bi],请你在数轴上选择尽量少的点,使得每个区间内至少包含一个选出的点。
输出选择的点的最小数量。
位于区间端点上的点也算作区间内。
输入格式
第一行包含整数N,表示区间数。
接下来N行,每行包含两个整数ai,bi,表示一个区间的两个端点。
输出格式
输出一个整数,表示所需的点的最小数量。
贪心问题求解思路(总结)

#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;

const int N = 100010;
int n;
struct range // 用结构体去存储区间
{
    int l,r;
    bool operator< (const range & w) const 
    {
        return r < w.r;
    }
}range[N];

int main()
{
    scanf("%d", &n);
    for(int i=0; i<n; i++)
    {
        int l,r;
        scanf("%d%d",&l,&r);
        range[i] = {l, r};
    }
    sort(range, range+n);
    
    int re = 0, t = -2e9;
    for(int i=0; i<n; i++)
    {
        if(range[i].l > t)
        {
            re++;
            t = range[i].r;
        }
    }
    cout<< re<<endl;
    
    return 0;
}

例题2: 最大不相交区间数量

给定N个闭区间[ai,bi],请你在数轴上选择若干区间,使得选中的区间之间互不相交(包括端点)。

输出可选取区间的最大数量。
输入格式
第一行包含整数N,表示区间数。
接下来N行,每行包含两个整数ai,bi,表示一个区间的两个端点。
输出格式
输出一个整数,表示可选取区间的最大数量。
贪心问题求解思路(总结)
贪心问题求解思路(总结)

#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;

int n;
const int N =100010;
struct range
{
    int l,r;
    bool operator< (const range &w) const
    {
        return r < w.r;
    }
}range[N];

int main()
{
    scanf("%d", &n);
    int l,r;
    for(int i=0; i<n; i++)
    {
        scanf("%d%d",&l, &r);
        range[i] = {l,r};
    }
    sort(range, range+n);
    
    int re =0, ed = -2E9;
    for(int i=0; i<n; i++)
    {
        if(range[i].l > ed)
        {
            re ++;
            ed = range[i].r;
        }
    }
        
    cout << re <<endl;
    return 0;
}

例题3: 区间分组

给定N个闭区间[ai,bi],请你将这些区间分成若干组,使得每组内部的区间两两之间(包括端点)没有交集,并使得组数尽可能小。
输出最小组数。
输入格式
第一行包含整数N,表示区间数。
接下来N行,每行包含两个整数ai,bi,表示一个区间的两个端点。
输出格式
输出一个整数,表示最小组数。
贪心问题求解思路(总结)

解题思路:

  1. 将所有的区间按照左端点从小到大进行排序。
  2. 从前往后遍历的每一个区间。。
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <queue>

using namespace std;
const int N = 100010;
int n;
struct range
{
    int l, r;
    bool operator< (const range &w) const 
    {
        return l < w.l;  // 按照左端点 从小到大
    }
}range[N];

int main()
{
    scanf("%d", &n);
    int l,r;
    for(int i=0; i<n; i++)
    {
        scanf("%d%d", &l, &r);
        range[i] = {l,r};
    }
    
    sort(range, range+n); // 已经交换顺序了
    
    priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> heap;
    for(int i=0; i<n; i++)
    {
        auto x = range[i];
       if(heap.empty() || heap.top() >= x.l) 
       {
           // 堆中的最小值大于 区间的左端点, 需要开辟一个新组
           heap.push(x.r);
       }
       else
       {
           int t = heap.top();
           heap.pop();
           heap.push(x.r);
           
       }
    }
    
    cout<< heap.size() << endl;
    return 0;
}

例题4 : 区间覆盖问题

给定N个闭区间[ai,bi]以及一个线段区间[s,t],请你选择尽量少的区间,将指定线段区间完全覆盖。
输出最少区间数,如果无法完全覆盖则输出-1。
输入格式
第一行包含两个整数s和t,表示给定线段区间的两个端点。
第二行包含整数N,表示给定区间数。
接下来N行,每行包含两个整数ai,bi,表示一个区间的两个端点。
输出格式
输出一个整数,表示所需最少区间数。
如果无解,则输出-1。
贪心问题求解思路(总结)

#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;

int n;
const int N = 100010;
struct range
{
    int l, r;
    bool operator< (const range &w) const 
    {
        return l < w.l;
    }
}range[N];

int main()
{
    int st, ed;
    cin>> st >> ed;
    scanf("%d", &n);
    for(int i=0; i<n; i++)
    {
        int l, r;
        scanf("%d%d",&l,&r);
        range[i] = {l,r};
    }
    sort(range, range+n);
    
    int re = 0;
    bool flag = false;
    for(int i=0; i<n; i++)
    {
        int j=i;
        if(range[i].l > st) 
        {
            flag = false;
            break;
        }
        int r = -2e9;
        // 双指针找符合条件的区间右端点最大值
        while(j < n && range[j].l <= st)
        {
            r = max(r, range[j].r);
            j++;  // 这个需要放在更新r 的后面
        }
        re++;
        //cout << "re ="<<re<< " r =" <<r<<endl;
        if(r >= ed)
        {
            flag = true;
            break;
        }
        st = r;
        i = j-1;
    }
    if(!flag) re = -1;
    cout << re <<endl;
    
    return 0;
}

例题5 : 合并果子

在一个果园里,达达已经将所有的果子打了下来,而且按果子的不同种类分成了不同的堆 达达决定把所有的果子合成一堆。
每一次合并,达达可以把两堆果子合并到一起,消耗的体力等于两堆果子的重量之和。 可以看出,所有的果子经过n-1次合并之后,就只剩下一堆了。
达达在合并果子时总共消耗的体力等于每次合并所耗体力之和。 因为还要花大力气把这些果子搬回家,所以达达在合并果子时要尽可能地节省体力。
假定每个果子重量都为1,并且已知果子的种类数和每种果子的数目,你的任务是设计出合并的次序方案,使达达耗费的体力最少,并输出这个最小的体力耗费值。
例如有3种果子,数目依次为1,2,9。 可以先将1、2堆合并,新堆数目为3,耗费体力为3。
接着,将新堆与原先的第三堆合并,又得到新的堆,数目为12,耗费体力为12。 所以达达总共耗费体力=3+12=15。
可以证明15为最小的体力耗费值。
输入格式 输入包括两行,第一行是一个整数n,表示果子的种类数。
第二行包含n个整数,用空格分隔,第i个整数ai是第i种果子的数目。
输出格式 输出包括一行,这一行只包含一个整数,也就是最小的体力耗费值。
输入数据保证这个值小于231。

贪心问题求解思路(总结)

解题思路:
这是一道典型的哈夫曼树的例题,每次只需要将最小两个数拿出来进行合并,这样所消耗的体力才是最小的。
在实现的代码中就直接由小根堆进行数据的维护,每次拿出两个最小的数进行合并。

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <queue>
using namespace std;

const int N = 10010;
int n;

int main()
{
    priority_queue<int ,vector<int>, greater<int>> h;
    cin>>n;
    for(int i=0; i<n; i++)
    {
        int m;
        cin >>m;
        h.push(m);
    }
    
    int re = 0;
    while(h.size() > 1)
    {
        int a = h.top(); h.pop();
        int b = h.top(); h.pop();
        re += a + b;
        h.push(a+b);
    }
    cout << re <<endl;
    return 0;
}

例题6: 排队打水 (前缀和问题)

有 n 个人排队到 1 个水龙头处打水,第 i 个人装满水桶所需的时间是 ti,请问如何安排他们的打水顺序才能使所有人的等待时间之和最小?
输入格式
第一行包含整数 n。
第二行包含 n 个整数,其中第 i 个整数表示第 i 个人装满水桶所花费的时间 ti。
输出格式
输出一个整数,表示最小的等待时间之和。
贪心问题求解思路(总结)

解题思路:
这个可以直接分析出来, 小的数在前面得出的结果是最小的。
这样就直接由小到大进行排序即可了。

#include <iostream>
#include <algorithm>

using namespace std;

const int N = 100010;
int n;
int a[N];
typedef long long LL;

int main()
{
    cin>>n;
    for(int i=0; i<n; i++)
    {
        cin>> a[i];
    }
    LL re = 0;
    sort(a, a + n);
    
    for(int i=0; i<n; i++)
    {
        re += a[i]*(n-i-1);
    }
    cout << re<<endl;
    
    return 0;
}

例题7: 货仓选址

在一条数轴上有 N 家商店,它们的坐标分别为 A1~AN。

现在需要在数轴上建立一家货仓,每天清晨,从货仓到每家商店都要运送一车商品。

为了提高效率,求把货仓建在何处,可以使得货仓到每家商店的距离之和最小。

输入格式 第一行输入整数N。

第二行N个整数A1~AN。

输出格式 输出一个整数,表示距离之和的最小值。
贪心问题求解思路(总结)

解决思路:
这是一个数学问题,仔细分析可以得出是求绝对值和的最小值。

贪心问题求解思路(总结)

#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;

typedef long long ll;
const int N = 100010;
int a[N];
int n;

int main()
{
    scanf("%d", &n);
    for(int i=0; i<n; i++)
    {
        scanf("%d", &a[i]);
    }
    sort(a, a+n);
    
    ll re = 0;
    for(int i=0; i<n; i++)
    {
        re += abs(a[i] - a[n/2]);
        //cout << "re =" << re <<endl;
    }
    cout << re <<endl;
    return 0;
}

例题8 : 耍杂技的牛

农民约翰的N头奶牛(编号为1…N)计划逃跑并加入马戏团,为此它们决定练习表演杂技。

奶牛们不是非常有创意,只提出了一个杂技表演:

叠罗汉,表演时,奶牛们站在彼此的身上,形成一个高高的垂直堆叠。

奶牛们正在试图找到自己在这个堆叠中应该所处的位置顺序。

这N头奶牛中的每一头都有着自己的重量Wi以及自己的强壮程度Si。

一头牛支撑不住的可能性取决于它头上所有牛的总重量(不包括它自己)减去它的身体强壮程度的值,现在称该数值为风险值,风险值越大,这只牛撑不住的可能性越高。

您的任务是确定奶牛的排序,使得所有奶牛的风险值中的最大值尽可能的小。

输入格式 第一行输入整数N,表示奶牛数量。

接下来N行,每行输入两个整数,表示牛的重量和强壮程度,第i行表示第i头牛的重量Wi以及它的强壮程度Si。

输出格式 输出一个整数,表示最大风险值的最小可能值。
贪心问题求解思路(总结)

#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;

int n;
const int N = 50010;

int main()
{
    pair<int, int> pair[N];
    cin>> n;
    for(int i=0; i<n; i++)
    {
        int w, s;
        scanf("%d%d", &w, &s);
        pair[i] = {w+s, s}; // 因为sort对pair排序时候默认是对first进行升序的
    }
    sort(pair, pair + n);
    
    int re =-2e9, sum =0;
    for(int i=0; i<n; i++)
    {
        int s = pair[i].second, w = pair[i].first - s;
        re = max(re, sum-s);
        sum += w;
    }
    
    cout<< re <<endl;
    return 0;
}

最后感谢y总网站提供的题目~~~

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