求解一道贪心算法

求解一道贪心算法,第1张

因为这个问题涉及到高维求解(大于3维),所以不推荐你用贪心算法或遗传算法之类的算法。

这里给出一种升级的蒙特卡罗算法——自适应序贯数论算法,这是一种以GLP *** 为基础的随机遍历算法,可以很轻易的解决一系列的高维求解问题,目前根据网上能找到的资料最多可以做到18维。

下面就根据你给出的例子讲解一下:

对于6000的料来说

1185最多做到5根(要求4根,所以一根木料对于1185的产品来说最多有0到45种可能);1079最多做到5根;985最多做到6根;756最多做到7根。

所以第一次加工一根木料最多有5*6*7*8=1680种加工可能(当然其中包括那些产品总长度大于料长的可能,但是我们可以通过罚函数来避免这些情况),那么利用GLP算法我们可以一次性产生这1680种可能,然后逐个比较那种可能最省木料;

设第一加工出的产品量分别为1 1 3 1

那么1185加工量剩3,1079剩5,985剩7,756剩7,所以第二次加工的可能性有(3+1)*(5+1)*(6+1)*(7+1)=1120种

关于自适应序贯数论算法,根据这道题你可以这样理解,4种尺寸构成了一个4维的空间,四种尺寸的每一种组合相当于空间中的一个点(1185的1根,1079的1根,985的3根,756的1根,这就组成了这个4维空间中的(1,1,3,1)点) ,自适应序贯数论算法就是先根据GLP算法在这个4维空间中随机的,均匀的分布一定的点(也就是尺寸的组合),然后根据目标函数确定其中哪一个点是最优点,我们认为最优点的附近出现最优解的可能性最大,那么我们就以最优点为中心,以一定的尺度为半径将原空间缩小,然后我们在心空间中再一次利用GLP算法均匀,随机的充满这个空间,然后重复以上过程,直到这个空间小到我们事先规定的大小,这样我们就找到了最优解。

也许你会担心算法一上来就收敛到了局部最优解,然后一直在这里打转,不用担心,GLP最大的优点就是均匀的充斥整个空间,尽量将每一种可能都遍历到。

这种算法的缺点在于充斥空间用的点需要生成向量来生成,每一种充斥方式都需要不同的向量,你可以在《数论方法在统计中的应用》这本书中查到已有的每种充斥方式对应的那些生成向量。

下面是我跟据对你给出的例子的理解算出的结果。

1185:1根

1079:1根

985:3根

756:1根

剩余木料0

1185:1根

1079:1根

985:3根

756:1根

剩余木料0

1185:1根

1079:1根

985:3根

756:1根

剩余木料0

1185:1根

1079:0根

985:1根

756:5根

剩余木料15

1185:0根

1079:3根

985:0根

756:0根

剩余木料2748

用去木料:5根

请按任意键继续. . .

程序代码如下:(变量都是用汉语拼音标的)

#include <stdlib.h>

#include <stdio.h>

#include <math.h>

#include <iostream.h>

#include <iomanip.h>

#include <time.h>

#include <fstream.h>

#include <windows.h>

#include "glp.h"

#define jiedeweishu 4

#define glpgeshu 10007

#define glpgeshu1 5003//100063

#define glpgeshu2 6007//33139//71053//172155//100063

#define yuanmuchang 6000

#define qiegesushi 5

#define chicun1 1185

#define chicun2 1079

#define chicun3 985

#define chicun4 756

#define chicun1shuliang 4

#define chicun2shuliang 6

#define chicun3shuliang 10

#define chicun4shuliang 8

float xuqiuchicun[jiedeweishu]={chicun1,chicun2,chicun3,chicun4}

float chicunxuqiuliang[jiedeweishu]={chicun1shuliang,chicun2shuliang,chicun3shuliang,chicun4shuliang}

float zuobianjie0[jiedeweishu]//{-19,1,-11,1.5,0,200}//{0.39111,-18.5,1,-11,1,0,2}//左边界

float youbianjie0[jiedeweishu]//{-17,1.5,-7,2,0.05,900}//{0.393,-17,2,-9,2,0.1,6}//右边界

float zuobianjie[jiedeweishu]

float youbianjie[jiedeweishu]

float zuobianjie1[jiedeweishu]//过度用

float youbianjie1[jiedeweishu]

float zuobianjie2[jiedeweishu]//局部边界

float youbianjie2[jiedeweishu]

float zuobianjie3[jiedeweishu]//大边界

float youbianjie3[jiedeweishu]

float sheng_cheng_xiang_liang[jiedeweishu]={1,1206,3421,2842}//生成向量

float sheng_cheng_xiang_liang1[jiedeweishu]={1,792,1889,191}//{1,39040,62047,89839,6347,30892,64404}//生成向量

float sheng_cheng_xiang_liang2[jiedeweishu]={1,1351,5080,3086}//{1,18236,1831,19143,5522,22910}//{1,18010,3155,50203,6065,13328}//{1,167459,153499,130657,99554,61040,18165}

struct chushi

{

float geti[jiedeweishu]

float shiyingdu

}

chushi *zuiyougeti//精英保存策略

chushi *zuiyougetijicunqi

int sishewuru(float)

float chazhi//左右边界的差

int biaozhi//判断寻优是否成功1表示成功0表示不成功

int maxgen//最大计算代数

int gen//目前代数

void initialize//算法初始化

void jingyingbaoliu//精英保存的实现

void mubiaohanshu1(chushi &bianliang)//适应度的计算使用残差法

int cmpshiyingdujiang(const void *p1,const void *p2)

{

float i=((chushi *)p1)->shiyingdu

float j=((chushi *)p2)->shiyingdu

return i<j ? 1:(i==j ? 0:-1)//现在是按降序牌排列,将1和-1互换后就是按升序排列

}

int cmp1(const void *p1,const void *p2)

{

float i= *(float*)p1

float j= *(float*)p2

return i<j ? 1:(i==j ? 0:-1)//现在是按降序牌排列,将1和-1互换后就是按升序排列

}

void main

{

float bianjiebianhuashuzu[jiedeweishu]

float yiwanchengshuliang[jiedeweishu]

zuiyougeti=new chushi//最优个体的生成

zuiyougetijicunqi=new chushi

int i

for(i=0i<jiedeweishui++)

{

zuiyougeti->geti[i]=0

yiwanchengshuliang[i]=0

}

int muliaoshuliang=0

while(1)

{

if(yiwanchengshuliang[0]==chicun1shuliang&&yiwanchengshuliang[1]==chicun2shuliang&&yiwanchengshuliang[2]==chicun3shuliang&&yiwanchengshuliang[3]==chicun4shuliang)

break//都加工完了就退出程序

biaozhi=1

for(i=0i<jiedeweishui++)

{

bianjiebianhuashuzu[i]=chicunxuqiuliang[i]-yiwanchengshuliang[i]

}

for(i=0i<jiedeweishui++)

{

zuobianjie0[i]=0

if(bianjiebianhuashuzu[i]>(int)(yuanmuchang/xuqiuchicun[i]))

{

youbianjie0[i]=(int)(yuanmuchang/xuqiuchicun[i])

}

else

{

youbianjie0[i]=bianjiebianhuashuzu[i]

}

}

for(i=0i<jiedeweishui++)

{

zuobianjie[i]=zuobianjie0[i]

youbianjie[i]=youbianjie0[i]

}

for(i=0i<jiedeweishui++)//在这套程序中边界分为两个部分,其中一组是根据最优解的收敛范围进行局部寻优,如果在局部找不到最优解则以现有最优解为中心进行全局搜索

{

zuobianjie2[i]=zuobianjie[i]

youbianjie2[i]=youbianjie[i]

zuobianjie3[i]=zuobianjie[i]

youbianjie3[i]=youbianjie[i]

}

zuiyougeti->shiyingdu=-3000

//cout<<zuiyougeti->shiyingdu<<endl

initialize

//for(i=0i<jiedeweishui++)/////

//{////

// cout<<zuiyougeti->geti[i]<<","////

//}/////////

//cout<<endl/////

// cout<<"初始最优解:"<<" "<<-zuiyougeti->shiyingdu<<endl/////////////

for(gen=1gen<maxgengen++)

{

jingyingbaoliu

if(chazhi<1e-1)

break

}

//cout<<"最终在收敛的范围内左右边界的最大差值: "<<chazhi<<endl

//for(i=0i<jiedeweishui++)

//{

// cout<<setiosflags(ios::fixed)<<setprecision(6)<<zuiyougeti->geti[i]<<","

// }

//cout<<endl

//cout<<"共用代数"<<gen<<endl

cout<<"1185:"<<zuiyougeti->geti[0]<<"根"<<endl

cout<<"1079:"<<zuiyougeti->geti[1]<<"根"<<endl

cout<<"985:"<<zuiyougeti->geti[2]<<"根"<<endl

cout<<"756:"<<zuiyougeti->geti[3]<<"根"<<endl

cout<<"剩余木料"<<(-zuiyougeti->shiyingdu)<<endl////////////////

cout<<endl

for(i=0i<jiedeweishui++)

{

yiwanchengshuliang[i]=yiwanchengshuliang[i]+zuiyougeti->geti[i]

}

muliaoshuliang++

}

cout<<"用去木料:"<<muliaoshuliang<<"根"<<endl

delete [] zuiyougetijicunqi

delete [] zuiyougeti

system("pause")

}

void initialize

{

maxgen=20//最大代数

gen=0//起始代

chazhi=100

chushi *chushizhongqunji

chushizhongqunji=new chushi[glpgeshu]

int i,j

for(i=0i<jiedeweishui++)

{

zuobianjie1[i]=zuobianjie[i]

youbianjie1[i]=youbianjie[i]

}

float **glp_shu_zu//第一次求解,为了使解更精确这一次求解需要的点最多

glp_shu_zu=new (float *[glpgeshu])

for(i=0i<glpgeshui++)

{

glp_shu_zu[i]=new float[jiedeweishu]//生成的glp向量用glp_shu_zu储存

}

glp glp_qiu_jie_first(glpgeshu,jiedeweishu)//定义生成多少组glp向量和向量的维数

glp_qiu_jie_first.glp_qiu_jie(glp_shu_zu,sheng_cheng_xiang_liang)//将生成的glp向量用glp_shu_zu储存,同时将生成向量带入glp类

for(i=0i<glpgeshui++)//产生初始种群

{

for(j=0j<jiedeweishuj++)

{

chushizhongqunji[i].geti[j]=sishewuru((zuobianjie[j]+(youbianjie[j]-(zuobianjie[j]))*glp_shu_zu[i][j]))

if(j==3&&glp_shu_zu[i][j]<0)

{

cout<<"274"<<endl/////////////

cout<<zuobianjie[j]<<" "<<glp_shu_zu[i][j]<<" "<<youbianjie[j]<<endl////////////////////

system("pause")///////////////////

}

}

}

for(i=0i<glpgeshui++)//计算初始种群的适应度

{

mubiaohanshu1(chushizhongqunji[i])

}

qsort(chushizhongqunji,glpgeshu,sizeof(chushi),&cmpshiyingdujiang)//根据适应度将初始种群集按降序进行排列

chushi *youxiugetiku//建立一个储存优秀个体的库

youxiugetiku=new chushi[glpgeshu]//建立一个储存优秀个体的库

int jishuqi=0

i=0

while(chushizhongqunji[i].shiyingdu>zuiyougeti->shiyingdu)//凡是比上一代的最优个体还要好的个体都放入优秀个体库

{

for(int j=0j<jiedeweishuj++)

{

youxiugetiku[i].geti[j]=chushizhongqunji[i].geti[j]

//cout<<youxiugetiku[i].geti[j]<<endl

}

//system("pause")

i++

}

// cout<<i<<endl//////////////

//system("pause")//////////////////////////////////////

jishuqi=i//将得到的优秀个体的数量放入jishuqi保存

float *bianjiezancunqi//下面就要以优秀个体库中个体的范围在成立一个局部搜索区域,所以先建立一个边界暂存器

bianjiezancunqi=new float[jishuqi]

for(i=0i<jiedeweishui++)

{

for(int j=0j<jishuqij++)

{

bianjiezancunqi[j]=youxiugetiku[j].geti[i]//将优秀个体库每一维的数据都放入bianjiezancunqi

}

qsort(bianjiezancunqi,jishuqi,sizeof(float),&cmp1)//对这些数据按降序排列,取两个边界又得到一个局部范围

//将得到的范围进行保存

zuobianjie[i]=bianjiezancunqi[jishuqi-1]

youbianjie[i]=bianjiezancunqi[0]

//cout<<zuobianjie[i]<<endl//////////////////////////

// cout<<youbianjie[i]<<endl///////////////////////////

//cout<<endl///////////////////

//

if(zuobianjie[i]<zuobianjie2[i])//如果新得到的局部左边界在上一代局部左边界左边,则左边界取上一代的

{

zuobianjie[i]=zuobianjie2[i]

}

if(youbianjie[i]>youbianjie2[i])//如果新得到的局部右边界在上一代局部右边界右边,则右边界取上一代的

{

youbianjie[i]=youbianjie2[i]

}

}

if(chushizhongqunji[0].shiyingdu>zuiyougeti->shiyingdu)//本代种群的最优个体比历史最有个个体好,则用本代的代替之,并将标志位赋值为1表示寻优成功

{

for(i=0i<jiedeweishui++)

{

zuiyougeti->geti[i]=chushizhongqunji[0].geti[i]

}

zuiyougeti->shiyingdu=chushizhongqunji[0].shiyingdu

biaozhi=1

}

delete [] bianjiezancunqi

delete [] youxiugetiku

for(i=0i<glpgeshui++)

{

delete [] glp_shu_zu[i]

}

delete [] glp_shu_zu

delete [] chushizhongqunji

}

void jingyingbaoliu //精英保留的实现

{

float glpshuliang,xiangliang[jiedeweishu]

if(biaozhi==1)//如果寻优成功则利用局部搜索的数据

{

glpshuliang=glpgeshu1

for(int i=0i<jiedeweishui++)

{

xiangliang[i]=sheng_cheng_xiang_liang1[i]

}

}

else//否则利用全局搜索的数据

{

glpshuliang=glpgeshu2

for(int i=0i<jiedeweishui++)

{

xiangliang[i]=sheng_cheng_xiang_liang2[i]

}

}

chushi *chushizhongqunji//建立一个用来储存种群的容器

chushizhongqunji=new chushi[glpshuliang]

int i,j

float **glp_shu_zu//生成一个glp数组

glp_shu_zu=new (float *[glpshuliang])

for(i=0i<glpshuliangi++)

{

glp_shu_zu[i]=new float[jiedeweishu]//生成的glp向量用glp_shu_zu储存

}

glp glp_qiu_jie_first(glpshuliang,jiedeweishu)//定义生成多少组glp向量和向量的维数

glp_qiu_jie_first.glp_qiu_jie(glp_shu_zu,xiangliang)//将生成的glp向量用glp_shu_zu储存,同时将生成向量带入glp类

//cout<<"377"<<endl

if(biaozhi!=1)//如果寻优不成功则进入全局搜索

{

//cout<<"380"<<endl////////////

float bianjiecha[jiedeweishu]

for(i=0i<jiedeweishui++)

{

bianjiecha[i]=youbianjie3[i]-zuobianjie3[i]//计算上一代全局每一维范围的宽度

}

static float rou=0.9//定义收缩比

//float rou=pow(0.5,gen)

for(i=0i<jiedeweishui++)//确定新的范围

{

zuobianjie1[i]=zuiyougeti->geti[i]-rou*bianjiecha[i]//左边界为以最优个体为中心-范围宽度乘以收缩比

if(zuobianjie1[i]>zuobianjie2[i])//如果新的左边界比目前局部左边界大,那么以目前的为全局寻优的左边界

{

zuobianjie[i]=zuobianjie1[i]

zuobianjie3[i]=zuobianjie1[i]

}

else//否则以局部左边界为全局左边界

{

zuobianjie[i]=zuobianjie2[i]

zuobianjie3[i]=zuobianjie2[i]

}

youbianjie1[i]=zuiyougeti->geti[i]+rou*bianjiecha[i]//右边界为以最优个体为中心+范围宽度乘以收缩比

if(youbianjie1[i]<youbianjie2[i])

{

youbianjie[i]=youbianjie1[i]

youbianjie3[i]=youbianjie1[i]

}

else

{

youbianjie[i]=youbianjie2[i]

youbianjie3[i]=youbianjie2[i]

}

}

qsort(bianjiecha,jiedeweishu,sizeof(float),&cmp1)

if(chazhi==bianjiecha[0])//如果最大边界差不变的话就将收缩因子变小

{

rou=pow(rou,2)

}

chazhi=bianjiecha[0]

}

//cout<<"421"<<endl/////////////////////

for(i=0i<glpshuliangi++)//根据新产生的最优个体确定glp群

{

for(j=0j<jiedeweishuj++)

{

chushizhongqunji[i].geti[j]=sishewuru((zuobianjie[j]+(youbianjie[j]-(zuobianjie[j]))*glp_shu_zu[i][j]))

}

}

for(i=0i<glpshuliangi++)

{

mubiaohanshu1(chushizhongqunji[i])

}

qsort(chushizhongqunji,glpshuliang,sizeof(chushi),&cmpshiyingdujiang)

zuiyougetijicunqi->shiyingdu=zuiyougeti->shiyingdu

if(chushizhongqunji[0].shiyingdu>zuiyougeti->shiyingdu)

{

for(i=0i<jiedeweishui++)

{

zuiyougeti->geti[i]=chushizhongqunji[0].geti[i]

}

zuiyougeti->shiyingdu=chushizhongqunji[0].shiyingdu

biaozhi=1

}

else

{

// cout<<"446"<<endl/////////////

biaozhi=0

}

if(biaozhi==1)//如果寻优成功了就需要确立一个新的局部最优解范围

{

chushi *youxiugetiku

youxiugetiku=new chushi[glpshuliang]

int jishuqi=0

i=0

while(chushizhongqunji[i].shiyingdu>zuiyougetijicunqi->shiyingdu)

{

for(int j=0j<jiedeweishuj++)

{

youxiugetiku[i].geti[j]=chushizhongqunji[i].geti[j]

}

i++

}

jishuqi=i

float *bianjiezancunqi

bianjiezancunqi=new float[jishuqi]

for(i=0i<jiedeweishui++)

{

for(int j=0j<jishuqij++)

{

bianjiezancunqi[j]=youxiugetiku[j].geti[i]

}

qsort(bianjiezancunqi,jishuqi,sizeof(float),&cmp1)

zuobianjie[i]=bianjiezancunqi[jishuqi-1]

youbianjie[i]=bianjiezancunqi[0]

// cout<<zuobianjie[i]<<endl//////////////

// cout<<youbianjie[i]<<endl/////////////

// cout<<endl///////////////

if(zuobianjie[i]<zuobianjie2[i])

{

zuobianjie[i]=zuobianjie2[i]

}

if(youbianjie[i]>youbianjie2[i])

{

youbianjie[i]=youbianjie2[i]

}

}

delete [] bianjiezancunqi

delete [] youxiugetiku

}

for(i=0i<glpshuliangi++)

{

delete [] glp_shu_zu[i]

}

delete [] glp_shu_zu

delete [] chushizhongqunji

}

void mubiaohanshu1(chushi &bianliang)//计算shiyingdu

{

int i=0

int sunshi,chanpin

sunshi=qiegesushi*(bianliang.geti[0]+bianliang.geti[1]+bianliang.geti[2]+bianliang.geti[3]-1)

chanpin=chicun1*bianliang.geti[0]+chicun2*bianliang.geti[1]+chicun3*bianliang.geti[2]+chicun4*bianliang.geti[3]

bianliang.shiyingdu=yuanmuchang-sunshi-chanpin

if(bianliang.shiyingdu!=0)//如果不能正好将木料分成所需尺寸则要多切一刀

{

sunshi=qiegesushi*(bianliang.geti[0]+bianliang.geti[1]+bianliang.geti[2]+bianliang.geti[3])

}

if(bianliang.shiyingdu<0)//罚函数

{

bianliang.shiyingdu=bianliang.shiyingdu+1e5

}

bianliang.shiyingdu=-bianliang.shiyingdu

}

int sishewuru(float x)

{

float y

int z

y=x-(int)x

if(y<0.5)

{

z=(int)(x)

}

else

{

z=(int)x

z=z+1

}

return z

}

glp.h源文件贴不下了,把你邮箱给我我发给你

邮箱:hu_hu605@163

不管采用哪种选择方法,目的是将对结果有利的基因选出来,参加下一次进化。

如果,算法中采用概率类的选择方法,可能会导致本次计算最优的基因(精英)没有被选上。

通常,采用精英保留策略,就是直接将这些(或这个)最优基因,不通过选择,直接参加下一次进化。

理解了,其实是比较好实现的。

但是一定要选择合适的比例。比例太大,进化太慢。

你知道一楼的回答为什么没说完吗?因为他是复制粘贴过来的,很不负责任的做法。

你后来的理解大部分正确,但有一点,就是前代的最优个体保存了以后,不参与交叉和变异,拿过来要替代后代的最差个体。然后再从后代个体中重新选出最优个体,这个最优个体就不一定是前代的那个最优个体了。 其实这个过程中已经与前代最优个体进行比较了。

以上是书中的思想。

但有些人是不这么做的,他们会将前代最优个体保存,同时允许前代最优个体参与交叉和变异。接下来的过程是一样的。


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原文地址: http://outofmemory.cn/yw/11792295.html

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