贪心算法的基本思想

Z, ZLW 1756

贪心算法的基本思想是找出整体当中每个小的局部的最优解,并且将所有的这些局部最优解合起来形成整体上的一个最优解。其基本思路是从问题的某一个初始解出发逐步逼近给定的目标,以尽可能快的地求得更好的解。当达到算法中的某一步不能再继续前进时,算法停止。

一、贪心算法的基本思想

贪心算法的基本思想是找出整体当中每个小的局部的最优解,并且将所有的这些局部最优解合起来形成整体上的最好的解。在对问题求解时,总是作出在当前看来是最好的选择。也就是说,不从整体上加以考虑,它所作出的仅仅是在某种意义上的局部最优解(是否是全局最优,需要证明)。

贪心算法是一种对某些求最优解问题的更简单、更迅速的设计技术。贪心算法的特点是一步一步地进行,常以当前情况为基础根据某个优化测度作最优选择,而不考虑各种可能的整体情况,省去了为找最优解要穷尽所有可能而必须耗费的大量时间。贪心算法采用自顶向下,以迭代的方法做出相继的贪心选择,每做一次贪心选择,就将所求问题简化为一个规模更小的子问题,通过每一步贪心选择,可得到问题的一个最优解。虽然每一步上都要保证能获得局部最优解,但由此产生的全局解有时不一定是最优的,所以贪心算法不要回溯。

二、适用于贪心算法的问题

1、贪心选择性质

一个问题的整体最优解可通过一系列局部的最优解的选择达到,并且每次的选择可以依赖以前作出的选择,但不依赖于后面要作出的选择。这就是贪心选择性质。对于一个具体问题,要确定它是否具有贪心选择性质,必须证明每一步所作的贪心选择最终导致问题的整体最优解。

2、最优子结构性质

当一个问题的最优解包含其子问题的最优解时,称此问题具有最优子结构性质。问题的最优子结构性质是该问题可用贪心法求解的关键所在。在实际应用中,至于什么问题具有什么样的贪心选择性质是不确定的,需要具体问题具体分析。

三、使用贪心算法的步骤

  1. 建立数学模型来描述问题。
  2. 把求解的问题分成若干个子问题。
  3. 对每个子问题求解,得到子问题的局部最优解 
  4. 把子问题的解局部最优解合成原来解问题的一个解。

四、贪心算法的特征

  1. 随着算法的进行,将积累起其它两个集合:一个包含已经被考虑过并被选出的候选对象,另一个包含已经被考虑过但被丢弃的候选对象
  2. 选择函数可以指出哪一个剩余的候选对象最有希望构成问题的解
  3. 有一个函数来检查一个候选对象的集合是否提供了问题的解答
  4. 目标函数给出解的值
  5. 另一个函数检查是否一个候选对象的集合是可行的,即是否可能往该集合上添加更多的候选对象以获得一个解
  6. 为了解决问题,需要寻找一个构成解的候选对象集合,它可以优化目标函数,贪心算法一步一步的进行。起初,算法选出的候选对象的集合为空。接下来的每一步中,根据选择函数,算法从剩余候选对象中选出最有希望构成解的对象。

五、贪心算法的缺点

  1. 不能保证解是最佳的。因为贪心算法总是从局部出发,并没从整体考虑;
  2. 贪心算法一般用来解决求最大或最小解;
  3. 贪心算法只能确定某些问题的可行性范围。

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