关于java:我所知道的十大常用算法之贪心算法

前言需要


假如存在上面须要付费的广播台,以及广播台信号能够笼罩的地区。

如何抉择起码的广播台,让所有的地区都能够接管到信号

那么这个问题咱们应用什么形式解决呢?答:贪婪算法

一、什么是贪婪算法

贪心算法(贪婪算法)是指在对问题进行求解时,在每一步抉择中都采取最好或者最优(即最无利)的抉择,从而心愿可能导致后果是最好或者最优的算法

算法所失去的后果不肯定是最优的后果(有时候会是最优解),然而都是绝对近似(靠近)最优解的后果

以下面的问题问题,若应用贪婪算法求出的后果,有时候不肯定是最优的后果,因为有可能老本问题不是最好的,然而它是绝对靠近最优解的

二、通过示例意识贪婪算法

采纳下面的问题,咱们还是从最笨的办法开始,抉择起码的广播台,让所有的地区都能够接管到信号

假如咱们当初有n个广播台,那么咱们应用最笨的形式先列举每个可能的汇合

咱们就能够这种最笨的办法推导出,n个广播台,他的组合集为2^-1,当然也可不用 -1 因为还有一种抉择形式是:空集,什么都不选

假如咱们采纳这种形式去做,那么所须要的工夫就太多太多了,效率十分的低,而且达到100台,就算不下了。

应用贪婪算法思路剖析

1.列举须要笼罩的城市:北京、上海、天津、广州、深圳、成都、杭州、大连

2.列举出每个播送电视台的笼罩地区数量

3.每次找到广播台的笼罩地区数量值最大,取名naxKey

4.下一次比拟的时候,去掉上次笼罩地区,从新找到naxKey

算法步骤思路剖析

1.列举出所有城市,放入一个汇合中

2.进行第一轮的查找,假如K1 为笼罩地区数量值最大

3.这时将K1对应的城市从汇合中删除,进行下一轮比拟

4.进行下一轮的查找,假如K2 为笼罩地区数量值最大..接着以此类推

5.一样的思路革除naxKey对应的城市…而后以此类推进行每轮比拟

代码实现

依照咱们的思路,咱们先进行创立key 与对应的地区城市

HashSet<String> hashSet1 = new HashSet<String>();
hashSet1.add("北京");
hashSet1.add("上海");
hashSet1.add("天津");

HashSet<String> hashSet2 = new HashSet<String>();
hashSet2.add("广州");
hashSet2.add("北京");
hashSet2.add("深圳");

HashSet<String> hashSet3 = new HashSet<String>();
hashSet3.add("成都");
hashSet3.add("上海");
hashSet3.add("杭州");

HashSet<String> hashSet4 = new HashSet<String>();
hashSet4.add("上海");
hashSet4.add("天津");

HashSet<String> hashSet5 = new HashSet<String>();
hashSet5.add("杭州");
hashSet5.add("大连");

//退出到map
//创立广播电台,放入到Map
HashMap<String,HashSet<String>> broadcasts = new HashMap<String, HashSet<String>>();
broadcasts.put("K1", hashSet1);
broadcasts.put("K2", hashSet2);
broadcasts.put("K3", hashSet3);
broadcasts.put("K4", hashSet4);
broadcasts.put("K5", hashSet5);

接下来咱们将这些key的城市放入一个汇合中寄存

//allAreas 寄存所有的地区
HashSet<String> allAreas = new HashSet<String>();
allAreas.add("北京");
allAreas.add("上海");
allAreas.add("天津");
allAreas.add("广州");
allAreas.add("深圳");
allAreas.add("成都");
allAreas.add("杭州");
allAreas.add("大连");

每一轮咱们都能找到maxKey,咱们须要存储这些maxKey,将他放入汇合中

//创立ArrayList, 寄存抉择的电台汇合
ArrayList<String> selects = new ArrayList<String>();

当咱们的K1、K2… 所负责的城市与allAreas 产生的交加,也须要记录下来

//定义一个长期的汇合, 在遍历的过程中,寄存遍历过程中的电台笼罩的地区和以后还没有笼罩的地区的交加
HashSet<String> tempSet = new HashSet<String>();

同时,咱们须要每次将对应的Kn放入tempSet里,与allAreas进行比拟交加,若有则抉择进去

//定义给maxKey , 保留在一次遍历过程中,可能笼罩最大未笼罩的地区对应的电台的key
//如果maxKey 不为null , 则会退出到 selects
String maxKey = null;
while(allAreas.size() != 0) { // 如果allAreas 不为0, 则示意还没有笼罩到所有的地区
    //每进行一次while,须要
    maxKey = null;

    //遍历 broadcasts, 取出对应key
    for(String key : broadcasts.keySet()) {
        //每进行一次for
        tempSet.clear();
        //以后这个key可能笼罩的地区
        HashSet<String> areas = broadcasts.get(key);
        tempSet.addAll(areas);
        //求出tempSet 和   allAreas 汇合的交加, 交加会赋给 tempSet
        tempSet.retainAll(allAreas);
        //如果以后这个汇合蕴含的未笼罩地区的数量,比maxKey指向的汇合地区还多
        //就须要重置maxKey
        // tempSet.size() >broadcasts.get(maxKey).size()) 体现出贪婪算法的特点,每次都抉择最优的
        if(tempSet.size() > 0 &&
                (maxKey == null || tempSet.size() >broadcasts.get(maxKey).size())){
            maxKey = key;
        }
    }
    //maxKey != null, 就应该将maxKey 退出selects
    if(maxKey != null) {
        selects.add(maxKey);
        //将maxKey指向的广播电台笼罩的地区,从 allAreas 去掉
        allAreas.removeAll(broadcasts.get(maxKey));
    }
}

图解代码逻辑思路

1.初始化,将数据放入汇合中

2.找出以后K1、K2、K3、K4、K5中的maxKey,将它对应的城市放入tempSet

3.将tempSet与allAreas 找出交加的数据

4.将maxKey对应的城市从allAreas 删除,同时将maxKey增加进selects

5.将maxKey 清空与tempSet 清空,进行新的maxKey寻找

参考文献


  • 尚硅谷:数据结构与算法(韩顺平老师):贪婪算法

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