貪心法的基本思路:
從問題的某一個初始解出發(fā)逐步逼近給定的目標(biāo),以盡可能快的地求得更好的解。當(dāng)達(dá)到某算法中的某一步不能再繼續(xù)前進(jìn)時,算法停止。
該算法存在問題:
1. 不能保證求得的最后解是最佳的;
2. 不能用來求最大或最小解問題;
3. 只能求滿足某些約束條件的可行解的范圍。
實現(xiàn)該算法的過程:
從問題的某一初始解出發(fā);
while 能朝給定總目標(biāo)前進(jìn)一步 do
求出可行解的一個解元素;
由所有解元素組合成問題的一個可行解
貪心算法最經(jīng)典的例子,給錢問題。
比如中國的貨幣,只看元,有1元2元5元10元20、50、100
如果我要16元,可以拿16個1元,8個2元,但是怎么最少呢?
如果用貪心算,就是我每一次拿那張可能拿的最大的。
比如16,我第一次拿20拿不起,拿10元,OK,剩下6元,再拿個5元,剩下1元
也就是3張 10、5、1。
每次拿能拿的最大的,就是貪心。
但是一定注意,貪心得到的并不是最優(yōu)解,也就是說用貪心不一定是拿的最少的張數(shù)
貪心只能得到一個比較好的解,而且貪心算法很好想得到。
再注意,為什么我們的錢可以用貪心呢?因為我們國家的錢的大小設(shè)計,正好可以使得貪心算法算出來的是最優(yōu)解(一般是個國家的錢幣都應(yīng)該這么設(shè)計)。如果設(shè)計成別的樣子情況就不同了
比如某國的錢幣分為 1元3元4元
如果要拿6元錢 怎么拿?貪心的話 先拿4 再拿兩個1 一共3張錢
實際最優(yōu)呢? 兩張3元就夠了
求最優(yōu)解的問題,從根本上說是一種對解空間的遍歷。最直接的暴力分析容易得到,最優(yōu)解的解空間通常都是以指數(shù)階增長,因此暴力窮舉都是不可行的。
最優(yōu)解問題大部分都可以拆分成一個個的子問題,把解空間的遍歷視作對子問題樹的遍歷,則以某種形式對樹整個的遍歷一遍就可以求出最優(yōu)解,如上面的分析,這是不可行的。
貪心和動態(tài)規(guī)劃本質(zhì)上是對子問題樹的一種修剪。兩種算法要求問題都具有的一個性質(zhì)就是“子問題最優(yōu)性”。即,組成最優(yōu)解的每一個子問題的解,對
于這個子問題本身肯定也是最優(yōu)的。如果以自頂向下的方向看問題樹(原問題作根),則,我們每次只需要向下遍歷代表最優(yōu)解的子樹就可以保證會得到整體的最優(yōu)
解。形象一點說,可以簡單的用一個值(最優(yōu)值)代表整個子樹,而不用去求出這個子樹所可能代表的所有值。
動態(tài)規(guī)劃方法代表了這一類問題的一般解法。我們自底向上(從葉子向根)構(gòu)造子問題的解,對每一個子樹的根,求出下面每一個葉子的值,并且以其中
的最優(yōu)值作為自身的值,其它的值舍棄。動態(tài)規(guī)劃的代價就取決于可選擇的數(shù)目(樹的叉數(shù))和子問題的的數(shù)目(樹的節(jié)點數(shù),或者是樹的高度?)。
貪心算法是動態(tài)規(guī)劃方法的一個特例。貪心特在,可以證明,每一個子樹的根的值不取決于下面葉子的值,而只取決于當(dāng)前問題的狀況。換句話說,不需
要知道一個節(jié)點所有子樹的情況,就可以求出這個節(jié)點的值。通常這個值都是對于當(dāng)前的問題情況下,顯而易見的“最優(yōu)”情況。因此用“貪心”來描述這個算法的
本質(zhì)。由于貪心算法的這個特性,它對解空間樹的遍歷不需要自底向上,而只需要自根開始,選擇最優(yōu)的路,一直走到底就可以了。這樣,與動態(tài)規(guī)劃相比,它的代
價只取決于子問題的數(shù)目,而選擇數(shù)目總為1。