算法图解 (八)

第八章 贪婪算法

贪婪算法是指, 在对问题求解时, 总是做出在当前看来是最好的选择。 也就是说, 不从整体最优上加以考虑, 他所做出的是在某种意义上的局部最优解。
贪心算法不是对所有问题都能得到整体最优解,关键是贪心策略的选择,选择的贪心策略必须具备无后效性,即某个状态以前的过程不会影响以后的状态,只与当前状态有关。

[站外图片上传中...(image-c42bf7-1528526626427)]

一般人换零钱的时候也会应用到贪心算法。把$36换散︰$20 > $10 > $5 > $1

书中举出的教室调度和背包问题很好的诠释了贪婪算法的概念

印象最深的还是集合覆盖问题

假设你办了个广播节目, 要让全美 50 个州的听众都收听得到。 因此, 你需要决定在哪些广播台播出。 每个广播台都需要支付费用, 所以你要尽可能少的广播台播出

考虑到每个广播台覆盖特定的区域, 不同广播台的覆盖区域可能重叠

使用下面的贪婪算法可得到非常接近的解:

  1. 选出这样一个广播台, 即它覆盖了最多的未覆盖州。
  2. 重复第一步, 直到覆盖了所有的州

贪婪算法的运行时间为 O(n2), 其中 n 为广播台数量

代码实现

# 需要覆盖的州
states_needs = set(['mt', 'wa', 'or', 'id', 'nv', 'ut', 'ca', 'az'])

# 广播站
stations = {}
stations['kone'] = set(['id', 'nv', 'ut'])
stations['ktwo'] = set(['wa', 'id', 'mt'])
stations['kthree'] = set(['or', 'nv', 'ca'])
stations['kfour'] = set(['nv', 'ut'])
stations['kfive'] = set(['ca', 'az'])


final_stations = set()

while states_needs :
    best_stations = None
    # 覆盖的州
    states_covered = set()
    # key,value
    for station, states_for_station in stations.items() :
        convered = states_needs & states_for_station
        if(len(convered) > len(states_covered)) :
            best_stations = station
            states_covered = convered
        states_needs -= states_covered
        final_stations.add(best_stations)

print(final_stations)

NP 问题

我们来看下维基百科上是怎么定义的

非定常多项式(英语:non-deterministic polynomial,缩写:NP) 时间复杂性类,或称非确定性多项式时间复杂性类,包含了可以在多项式时间内,对一个判定性算法问题的实例,一个给定的解是否正确的算法问题。

NP是计算复杂性理论中最重要的复杂性类之一。它包含复杂性类P,即在多项式时间内可以验证一个算法问题的实例是否有解的算法问题的集合;同时,它也包含NP完全问题,即在NP中“最难”的问题。计算复杂性理论的中心问题,P/NP问题即是判断对任意的NP完全问题,是否有有效的算法,或者NP与P是否相等。

这是例子

比如说,我们不知道81,785,036,517是否为素数,但是要确定277,877是否为81,785,036,517因数,我们可以直接拿去除。针对277,877来验证8,178,503,651是否为质数的动作可在多项式时间内完成,故针对某可能解来验证某数是否为质数的问题是一个P问题。

再取一个例子,假如一件问题要处理的时间非常大,不是多项式时间内可以完成的,但是他可以透过无限的计算器去算,最终计算时间复杂度只有O(nk),那么它就是NP(非确定性多项式时间)问题。

所谓的非确定性是指,用极大的数量去解决来达成多项式时间解决的问题。还有一个典型的例子,就是输出n个元素的全排列。即使是非确定机,也不能在多项式时间内解决,这是一个NP-hard问题。

知乎上一个通俗易懂的回答 https://www.zhihu.com/question/27039635

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 212,294评论 6 493
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 90,493评论 3 385
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 157,790评论 0 348
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 56,595评论 1 284
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 65,718评论 6 386
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 49,906评论 1 290
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,053评论 3 410
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 37,797评论 0 268
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,250评论 1 303
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,570评论 2 327
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,711评论 1 341
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,388评论 4 332
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,018评论 3 316
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,796评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,023评论 1 266
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 46,461评论 2 360
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 43,595评论 2 350

推荐阅读更多精彩内容