贪心算法详解
1、贪心算法介绍
1、贪婪算法(贪心算法)是指在对问题进行求解时,在每一步选择中都采取最好或者最优(即最有利)的选择,从而希望能够导致结果是最好或者最优的算法
2、贪婪算法所得到的结果不一定是最优的结果(有时候会是最优解),但是都是相对近似(接近)最优解的结果
2、应用场景-集合覆盖问题
假设存在下面需要付费的广播台,以及广播台信号可以覆盖的地区。 如何选择最少的广播台,让所有的地区都可以接收到信号
2.1、思路分析
如何找出覆盖所有地区的广播台的集合呢,使用穷举法实现,列出每个可能的广播台的集合,这被称为幂集。假设总的有n个广播台,则广播台的组合总共有2ⁿ -1 个,假设每秒可以计算10个子集, 如图:
使用贪婪算法,效率高:
目前并没有算法可以快速计算得到准备的值, 使用贪婪算法,则可以得到非常接近的解,并且效率高。选择策略上,因为需要覆盖全部地区的最小集合:
- 遍历所有的广播电台, 找到一个覆盖了最多未覆盖的地区的电台(此电台可能包含一些已覆盖的地区,但没有关系)
- 将这个电台加入到一个集合中(比如ArrayList), 想办法把该电台覆盖的地区在下次比较时去掉。
- 重复第1步直到覆盖了全部的地区
2.2、贪心算法代码实现
package com.qf.greedy;
import java.util.*;
public class GreedyAlgorithm {
public static void main(String[] args) {
/*
* 广播台 覆盖地区
K1 "北京", "上海", "天津"
K2 "广州", "北京", "深圳"
K3 "成都", "上海", "杭州"
K4 "上海", "天津"
K5 "杭州", "大连"*/
//新建广播台列表
Map<String, HashSet<String>> broadCasts=new HashMap<>();
HashSet<String> hashSet1=new HashSet<>();
hashSet1.add("北京");
hashSet1.add("上海");
hashSet1.add("天津");
HashSet<String> hashSet2=new HashSet<>();
hashSet2.add("广州");
hashSet2.add("北京");
hashSet2.add("深圳");
HashSet<String> hashSet3=new HashSet<>();
hashSet3.add("成都");
hashSet3.add("上海");
hashSet3.add("杭州");
HashSet<String> hashSet4=new HashSet<>();
hashSet4.add("上海");
hashSet4.add("天津");
HashSet<String> hashSet5=new HashSet<>();
hashSet5.add("杭州");
hashSet5.add("大连");
broadCasts.put("k1",hashSet1);
broadCasts.put("k2",hashSet2);
broadCasts.put("k3",hashSet3);
broadCasts.put("k4",hashSet4);
broadCasts.put("k5",hashSet5);
//得出所有地区
HashSet<String> allAreas=new HashSet<>();
Set<String> strings = broadCasts.keySet();
for (String string : strings) {
HashSet<String> hashSet = broadCasts.get(string);
for (String city : hashSet) {
allAreas.add(city);
}
}
System.out.println(allAreas);
//所取得结果keyList
List<String> keyList=new ArrayList<>();
//最多覆盖地区的key
String maxKey=null;
//临时储存变量
HashSet<String> tempSet=new HashSet<>();
//循环所有地区的set,有覆盖的地区就从set中删除,直到为空为止
while (allAreas.size()>0){
Set<String> sets = broadCasts.keySet();
//重新设置key为空
maxKey=null;
for (String key : sets) {
tempSet.clear();
HashSet<String> hashSet = broadCasts.get(key);
tempSet.addAll(hashSet);
tempSet.retainAll(allAreas);
//所覆盖的地区size不能为空,覆盖地区大于之前的key,更新
if (tempSet.size()>0&&(maxKey==null||tempSet.size()>broadCasts.get(maxKey).size())){
maxKey=key;
}
}
if (maxKey!=null){
keyList.add(maxKey);
allAreas.removeAll(broadCasts.get(maxKey));
}
}
System.out.println("keyList="+keyList);
}
}
2.3、贪心算法注意事项和细节
贪婪算法所得到的结果不一定是最优的结果(有时候会是最优解),但是都是相对近似(接近)最优解的结果
比如上题的算法选出的是K1, K2, K3, K5,符合覆盖了全部的地区
但是我们发现 K2, K3,K4,K5 也可以覆盖全部地区,如果K2 的使用成本低于K1,那么我们上题的 K1, K2, K3, K5 虽然是满足条件,但是并不是最优的.