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2023-07-26 10:57:40 +08:00
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@@ -281,6 +281,53 @@ status: new
[class]{}-[func]{fractionalKnapsack}
```
=== "Rust"
```rust title="fractional_knapsack.rs"
/* 物品 */
struct Item {
w: i32, // 物品重量
v: i32, // 物品价值
}
impl Item {
fn new(w: i32, v: i32) -> Self {
Self { w, v }
}
}
/* 分数背包:贪心 */
fn fractional_knapsack(wgt: &[i32], val: &[i32], mut cap: i32) -> f64 {
// 创建物品列表,包含两个属性:重量、价值
let mut items = wgt
.iter()
.zip(val.iter())
.map(|(&w, &v)| Item::new(w, v))
.collect::<Vec<Item>>();
// 按照单位价值 item.v / item.w 从高到低进行排序
items.sort_by(|a, b| {
(b.v as f64 / b.w as f64)
.partial_cmp(&(a.v as f64 / a.w as f64))
.unwrap()
});
// 循环贪心选择
let mut res = 0.0;
for item in &items {
if item.w <= cap {
// 若剩余容量充足,则将当前物品整个装进背包
res += item.v as f64;
cap -= item.w;
} else {
// 若剩余容量不足,则将当前物品的一部分装进背包
res += item.v as f64 / item.w as f64 * cap as f64;
// 已无剩余容量,因此跳出循环
break;
}
}
res
}
```
最差情况下,需要遍历整个物品列表,**因此时间复杂度为 $O(n)$** ,其中 $n$ 为物品数量。
由于初始化了一个 `Item` 对象列表,**因此空间复杂度为 $O(n)$** 。
+27
View File
@@ -177,6 +177,33 @@ status: new
[class]{}-[func]{coinChangeGreedy}
```
=== "Rust"
```rust title="coin_change_greedy.rs"
/* 零钱兑换:贪心 */
fn coin_change_greedy(coins: &[i32], mut amt: i32) -> i32 {
// 假设 coins 列表有序
let mut i = coins.len() - 1;
let mut count = 0;
// 循环进行贪心选择,直到无剩余金额
while amt > 0 {
// 找到小于且最接近剩余金额的硬币
while coins[i] > amt {
i -= 1;
}
// 选择 coins[i]
amt -= coins[i];
count += 1;
}
// 若未找到可行方案,则返回 -1
if amt == 0 {
count
} else {
-1
}
}
```
## 15.1.1. &nbsp; 贪心优点与局限性
**贪心算法不仅操作直接、实现简单,而且通常效率也很高**。在以上代码中,记硬币最小面值为 $\min(coins)$ ,则贪心选择最多循环 $amt / \min(coins)$ 次,时间复杂度为 $O(amt / \min(coins))$ 。这比动态规划解法的时间复杂度 $O(n \times amt)$ 提升了一个数量级。
+26
View File
@@ -248,6 +248,32 @@ $$
[class]{}-[func]{maxCapacity}
```
=== "Rust"
```rust title="max_capacity.rs"
/* 最大容量:贪心 */
fn max_capacity(ht: &[i32]) -> i32 {
// 初始化 i, j 分列数组两端
let mut i = 0;
let mut j = ht.len() - 1;
// 初始最大容量为 0
let mut res = 0;
// 循环贪心选择,直至两板相遇
while i < j {
// 更新最大容量
let cap = std::cmp::min(ht[i], ht[j]) * (j - i) as i32;
res = std::cmp::max(res, cap);
// 向内移动短板
if ht[i] < ht[j] {
i += 1;
} else {
j -= 1;
}
}
res
}
```
### 正确性证明
之所以贪心比穷举更快,是因为每轮的贪心选择都会“跳过”一些状态。
@@ -230,6 +230,31 @@ $$
[class]{}-[func]{maxProductCutting}
```
=== "Rust"
```rust title="max_product_cutting.rs"
/* 最大切分乘积:贪心 */
fn max_product_cutting(n: i32) -> i32 {
// 当 n <= 3 时,必须切分出一个 1
if n <= 3 {
return 1 * (n - 1);
}
// 贪心地切分出 3 ,a 为 3 的个数,b 为余数
let a = n / 3;
let b = n % 3;
if b == 1 {
// 当余数为 1 时,将一对 1 * 3 转化为 2 * 2
3_i32.pow(a as u32 - 1) * 2 * 2
} else if b == 2 {
// 当余数为 2 时,不做处理
3_i32.pow(a as u32) * 2
} else {
// 当余数为 0 时,不做处理
3_i32.pow(a as u32)
}
}
```
![最大切分乘积的计算方法](max_product_cutting_problem.assets/max_product_cutting_greedy_calculation.png)
<p align="center"> Fig. 最大切分乘积的计算方法 </p>