数学建模社区-数学中国

标题: 贪心算法的MATLAB源程序 [打印本页]

作者: 数学中国YY主管    时间: 2016-1-13 11:21
标题: 贪心算法的MATLAB源程序
1.数论算法 ( o  R0 _5 H4 ^; q1 F8 }7 W/ J7 O5 J$ L
求两数的最大公约数
) I7 P5 w- L" a) cfunction gcd(a,b:integer):integer; % k! L8 e; `) U( O* i4 t+ k, |
begin # l+ L: k! H% `5 Z
if b=0 then gcd:=a
2 D3 q! y6 y! nelse gcd:=gcd (b,a mod b);
5 s" M" a% {5 u8 X0 ]end ; 7 {& b+ e. l7 I4 F7 p5 h
; F& t4 ]8 y; a" m6 V* A& s# Y# W( a
求两数的最小公倍数 $ Z! U9 `5 i3 U, P. i" Q
function lcm(a,b:integer):integer; & ?* m. a) X  a! I6 g& g' N, {6 Z
begin
& h  T4 J+ k. U9 x: ?/ D/ zif a< b then swap(a,b); & x' L* i' B+ m3 j9 J
lcm:=a; + c8 N6 `) V8 o) R" A
while lcm mod b >0 do inc(lcm,a); 5 W* d! W1 I/ E" u1 O; ^3 j
end; 7 P3 Y5 {8 [1 |6 @8 Y7 q$ _
$ F- O0 w# U  s; p! q
素数的求法 ' D1 D3 _# F/ R7 G: R3 ?1 b
A.小范围内判断一个数是否为质数:
/ ~6 S2 P7 g& ~7 g* Gfunction prime (n: integer): Boolean;
/ q( j# s- @- G6 G% \" K( l5 Yvar I: integer; 6 J3 ?2 T, S5 P! H0 X
begin 7 j; T& k; l' G" C  b  E
for I:=2 to trunc(sqrt(n)) do 7 K4 w- ~+ b9 E4 ~' K5 u! r  m6 X
if n mod I=0 then
6 W- a& V+ e3 D5 T# a5 W0 Tbegin 9 n6 c. Q* C$ u+ o2 q
prime:=false; exit;
+ j+ ^( }) t$ e& Y! f* hend;
+ r7 H% b7 s* aprime:=true; - \3 s2 b+ C; g- B$ L; B
end;
$ N4 T/ j7 @) I
: i2 I: ^: o$ I, H- xB.判断longint范围内的数是否为素数(包含求50000以内的素数表):
2 O/ X. f* c& y8 v/ eprocedure getprime; ' Q+ M/ T% D7 \- h1 Q
var " H" j5 h* ?, A: D' u
i,j:longint;
4 B& S" ]1 P& w: p& n1 `p:array[1..50000] of boolean;
, ~  I" {  y8 |2 b1 r! ]begin 2 o  b0 O7 n6 k+ Z+ J7 h
fillchar(p,sizeof(p),true); / y! J- L- r2 t' \5 I& p8 b0 t8 J
p[1]:=false;
+ s" y8 O) i. Ui:=2;
) b. l) u( n; [/ x: k$ D2 gwhile i< 50000 do   x: h: e3 l4 d2 A0 |9 ^/ m
begin 9 Y# Y0 Y3 A0 W1 o- b' p6 D$ w
if p then
0 c; E5 V- H( s$ A! f3 S; Jbegin
5 ~2 S% Q' g$ Aj:=i*2; ) @7 Y, w+ B# ~% w/ M
while j< 50000 do ' h3 g1 Y8 d3 s/ k
begin
- m% T% {1 }9 z  F$ gp[j]:=false; $ S. C" L. z9 w7 H
inc(j,i); : X8 _3 N- Y- Z3 k3 k3 E( X
end; # u+ U1 o" p6 s
end; & t8 Z" h# k, N/ a% p! V5 C
inc(i);
" @0 \+ `3 b4 X& N& m2 wend; 6 n8 W1 K) Q+ l# K& D1 L
l:=0; $ ?5 m! l9 n2 X8 D% _( ]
for i:=1 to 50000 do
- j1 P1 I: k& u( s# Oif p then " @0 {5 y$ n" K' t
begin
2 l' c0 b# K5 `9 U7 D+ xinc(l);- F7 ^8 Q( p: c0 M0 o5 ~& [# {- B
pr[l]:=i;
- i( d+ U) R" K/ oend;
! Z2 y* m$ o% S& s6 x# R* i& jend;{getprime} , k+ e% D" _! D( k# |4 w" L- m
function prime(x:longint):integer;
* f( ^( Z" l9 c0 Uvar i:integer; & J) _; u  r5 i# ?( c% k8 O
begin   Y7 j8 {5 g# j5 i  k7 P4 i
prime:=false;
9 U: v) \. Z* L0 d+ f: s8 ofor i:=1 to l do # y0 `7 T) \  y: E5 I: a
if pr >=x then break
9 x0 x* N8 q6 kelse if x mod pr=0 then exit;
! s0 J# z- c9 ]8 p2 pprime:=true;
  m: d" i# Y3 Q3 ^6 g* Pend;{prime} * M4 G) x0 R/ |
4 y# B) j% n0 G
2.
& L$ n( L! V- ]& a7 t
1 B% T1 H2 |4 z' ^" F3. 4 [" K' G1 C* k7 k8 Q5 c$ T

: c. c1 s' r3 O7 C4.求最小生成树
' ?3 P, t, o9 i" g6 w' TA.Prim算法:
& o% f4 _8 `  X' i% p2 v# d* {procedure prim(v0:integer); , c5 `6 y& |! ?
var
4 g5 w" K, l' w* wlowcost,closest:array[1..maxn] of integer; ) Y+ _1 w6 b; u) v: [  s. r  d
i,j,k,min:integer; 7 R- y  c/ F3 o6 ]. _
begin 8 @" V  ^9 ^5 {2 M% h
for i:=1 to n do
7 j9 ?- h2 E. A0 p9 [  `begin
. }4 a: Z" s9 f1 Y* x0 Nlowcost:=cost[v0,i];
; B, |1 B( M2 u& B5 F. y5 Qclosest:=v0; 9 ]/ _* a1 g0 A! \# V7 T
end;
; P9 u& ~' ?# A* [for i:=1 to n-1 do / ]! X# X: A2 l" D1 u  ?3 O
begin 4 e2 _0 x3 s9 A3 x. [9 q7 V! s, c
{寻找离生成树最近的未加入顶点k}
' s7 j* a8 D, N  _& ]$ Nmin:=maxlongint;
9 [' M/ N3 R) L5 ]/ T* a# wfor j:=1 to n do " u  m3 y% J  U3 ^
if (lowcost[j]< min) and (lowcost[j]< >0) then
; L8 _8 [, q" X- Y6 vbegin 1 B7 Z) b8 `/ @: S7 }
min:=lowcost[j];
" j+ [( e& @% i' s. rk:=j; " j- E5 f& M1 S# Q, J
end; / q% u# o( g( z2 t
lowcost[k]:=0; {将顶点k加入生成树} 8 I5 L3 m5 h% m0 a8 q4 @5 D, F( U
{生成树中增加一条新的边k到closest[k]}
/ Q  n+ X/ W  t* M{修正各点的lowcost和closest值}
( k$ V0 g. E' v4 H  a3 r4 z) P! Ufor j:=1 to n do
& m/ K5 I# ?" r* nif cost[k,j]< lwocost[j] then * m2 S3 v% @$ M% H: p
begin
! N3 J8 S; P! T* k8 y" ulowcost[j]:=cost[k,j]; 8 \( Y8 P/ X" ^0 C: u! w# b. J
closest[j]:=k;
- a# y* [( L$ d" c6 a9 Y$ t: B7 Zend;
4 [2 m. N9 h$ V6 V, z& Mend; 9 {3 j# y/ K2 H7 G
end;{prim} 4 c, R5 X: @+ N* z' Q8 V
B.Kruskal算法:(贪心)
/ F$ q7 X/ [- f/ S0 r" Q" @: W4 |按权值递增顺序删去图中的边,若不形成回路则将此边加入最小生成树。 * }% T% ^5 E3 y5 A
function find(v:integer):integer; {返回顶点v所在的集合} " U/ @/ o: \& H1 ?' @# J, P
var i:integer; ! M. p: q# Q- j
begin
, J+ I# l1 r1 P7 @, Y6 P3 Z' Pi:=1;
. H$ a& H$ L5 q: G1 G8 Bwhile (i< =n) and (not v in vset) do inc(i);
8 U, B' l1 H; U. T9 u, {6 oif i< =n then find:=i
! X. m9 h. [9 zelse find:=0; - f8 D0 a1 }8 T5 U2 L3 V
end;
0 ]6 [' H) U* Q  s2 T: _procedure kruskal; / Q# c) f8 q! ]" x  y
var
$ `$ b# s4 {- a( u2 n7 otot,i,j:integer;
/ }2 e% L7 w- gbegin + ]9 Y5 I! v( Y7 O9 t3 B- g; C
for i:=1 to n do vset:=;{初始化定义n个集合,第I个集合包含一个元素I}
) B% @$ r7 U- }; {. E; B+ B* z+ N+ Jp:=n-1; q:=1; tot:=0; {p为尚待加入的边数,q为边集指针} - E- C+ a% V. A/ n* x( O* ~
sort; $ X4 M  P) h2 v0 F" _( _3 k
{对所有边按权值递增排序,存于e[I]中,e[I].v1与e[I].v2为边I所连接的两个顶点的序号,e[I].len为第I条边的长度} * c2 Q9 t+ P3 B
while p >0 do , K/ ]. W: d6 W5 ~* u
begin . S# t. `+ \) E! @, z6 D& K
i:=find(e[q].v1);j:=find(e[q].v2); 3 j  T  d% B- B5 F9 H
if i< >j then
1 R0 V  u# e% g* xbegin
2 y6 M  W. Z6 _inc(tot,e[q].len);
" R5 f( s7 _2 F2 G. ?0 p6 g, @" K& `vset:=vset+vset[j];vset[j]:=[]; ( c6 j: X8 R$ a, H" E" w4 G3 L
dec(p); ) s9 N- ^; c% y& |4 x
end;
8 }4 ^* o/ F) ^$ {, n  ?8 ?inc(q);
( Q* Y0 A/ _3 D& D1 {* r+ Bend; 7 b) K8 p2 F. E; m1 \( D
writeln(tot); ! f3 E' ]* N8 Z. F
end;
6 k, x) w9 }9 g% ?' \% g% w" p
- c! A; D* E0 |& p9 x4 {5.最短路径 ) o: f6 `  T) F) A! N5 ^# C
A.标号法求解单源点最短路径:
# f; d3 J% @- V& Mvar ( h" [+ a, S2 ?( D  i4 ^8 |
a:array[1..maxn,1..maxn] of integer;
1 T7 i) q  i8 M" x6 @0 {9 d" {b:array[1..maxn] of integer; {b指顶点i到源点的最短路径}
; `6 R' _/ X( j: [" j* fmark:array[1..maxn] of boolean; 8 X2 I4 \) v' `
: y  z1 \0 j) F7 J
procedure bhf; , o4 @' }) n- {, y+ K+ J
var 1 l7 @" U, ~1 F- [
best,best_j:integer; ' F; Z% H( Z& Q; D% s  D/ D" g; S
begin 1 N  o/ I8 Y+ K$ ^* R' J, y
fillchar(mark,sizeof(mark),false);
& y7 P$ I) K" ]6 X! _6 ]7 Qmark[1]:=true; b[1]:=0;{1为源点} 0 N, A/ W+ D) o) l+ F
repeat 0 Y( j- U3 E/ n7 [% Q5 S
best:=0; 8 u2 c3 ?6 ~2 l
for i:=1 to n do
' f; h. E. \& a6 Y3 J+ Z! eIf mark then {对每一个已计算出最短路径的点}
* O. I: W- v. P5 w7 T# {. E6 @for j:=1 to n do
, j2 s, \5 U( D3 X4 t2 i3 ?4 cif (not mark[j]) and (a[i,j] >0) then
  ]2 i4 c5 n2 E9 a% U0 c& ]: vif (best=0) or (b+a[i,j]< best) then
5 x6 T' a8 m  X, E: Q, a5 G. \begin : m& q, M( q: r7 i
best:=b+a[i,j]; best_j:=j;
) f% Q5 N  u: p: Q5 y4 C. gend; , H/ }3 P2 t1 X- s, o) g
if best >0 then
! z* F6 [* [/ `; E6 U1 ?; c. M% Gbegin
# @6 w2 w. r+ P! G& Mb[best_j]:=best;mark[best_j]:=true; 7 _( [& o9 B5 _- q5 r- X
end; 6 Y% `* p, x0 {9 q9 ^
until best=0;
2 \$ z: y1 M" \+ a# v$ a8 O) m6 |end;{bhf} ' v+ t/ Y6 R" j
9 s/ Y: O) o% l! ^% H
B.Floyed算法求解所有顶点对之间的最短路径: & Z$ F3 K8 J0 A3 H* e  {
procedure floyed; 0 ]$ x1 e% e4 h! s
begin 9 O4 [2 e& o: }
for I:=1 to n do 4 p' L" p% z/ `5 Z' l
for j:=1 to n do
& N% s1 t' K; E7 H8 s; M) ~3 Eif a[I,j] >0 then p[I,j]:=I else p[I,j]:=0; : J; j6 D7 d# X# _, k$ k7 |. e1 U* v  k
{p[I,j]表示I到j的最短路径上j的前驱结点} " j( X" ~( ]& _8 x! J) w; z
for k:=1 to n do {枚举中间结点} " y$ q6 ?( U5 r( f
for i:=1 to n do 1 b. ^  X& J% I! f& e  h  Y& R8 z
for j:=1 to n do 8 z1 i. V! ~. f/ V
if a[i,k]+a[j,k]< a[i,j] then
7 |, A4 b8 ?+ D3 \3 P+ H2 xbegin . `) }5 b$ Y  v# j" Y& f) L" Q' c+ F
a[i,j]:=a[i,k]+a[k,j];
: G5 j( y1 c$ Hp[I,j]:=p[k,j]; * P6 m$ n/ N: R1 y6 p
end; ; ]) o2 @; ^" g( v' v' u+ @7 o" W
end; 3 L# K6 W6 |, w5 Z( `- s
C. Dijkstra 算法:
/ _7 G) e6 Q) j" C类似标号法,本质为贪心算法。
+ V7 g4 }  G$ R  Tvar 3 d1 c( W) \* m4 J
a:array[1..maxn,1..maxn] of integer; & F- _# h7 ~7 z3 C, o  i
b,pre:array[1..maxn] of integer; {pre指最短路径上I的前驱结点}
7 ?* m& ]9 K; V/ Omark:array[1..maxn] of boolean; 7 P) U) t: g1 ~1 S: ?" F/ q
procedure dijkstra(v0:integer); 9 K  ^( S& `3 |7 L. r
begin 5 ~( U& @; \5 g- c: `, D" h
fillchar(mark,sizeof(mark),false); " J6 R) u0 x+ T' a% k
for i:=1 to n do ( H' W* k5 X! v" ^: H6 E1 x
begin
* i  G* W0 M# k+ c/ kd:=a[v0,i]; : t+ \( M0 J+ O9 f! Y, o
if d< >0 then pre:=v0 else pre:=0;
) M$ v7 _- f9 Z/ b9 ^end;
3 s, v* A6 j% h0 o& vmark[v0]:=true; & h2 G! y5 A% v/ Y' F
repeat {每循环一次加入一个离1集合最近的结点并调整其他结点的参数}
, ~( O- e  F4 u2 p% Rmin:=maxint; u:=0; {u记录离1集合最近的结点}
- X& m8 S5 H0 o! [for i:=1 to n do
6 D/ f5 P' E9 F3 g5 r0 ~' Wif (not mark) and (d< min) then 9 [, `+ z# a' t( e
begin * x4 f3 v. u. ?% S1 A% K  l2 {7 q. Q
u:=i; min:=d;   b7 O, T' \# K
end;
+ S3 s$ Y! n7 \) ?, ~if u< >0 then
6 u% g0 m3 @0 {( y: C; H! k- lbegin
4 V+ c/ Q! v' c$ U3 h- mmark:=true;
% ^6 Z! Q) B7 p  q/ xfor i:=1 to n do - p' M6 T/ |" |+ s4 `/ y
if (not mark) and (a[u,i]+d< d) then ' Y. }+ v8 n/ M$ V. z  M, R7 k
begin , ?2 z( ^$ s! X) E0 y. q, Z# A: _3 F
d:=a[u,i]+d; 2 T5 a' P1 T( b3 z+ ?
pre:=u; " w5 H$ H  N1 b6 Y
end;
9 t9 S: T  J1 R# n& a) e2 tend; 0 D4 O* W  B- G/ Z
until u=0;
9 V0 R# W2 p  g2 @9 m8 X8 ?end; " `& T, l: u. t2 M
D.计算图的传递闭包
. o* U% S, a* k4 d, [Procedure Longlink;   s% c  Q. I& r$ ]: s. y
Var
) `" N& C& U0 g! qT:array[1..maxn,1..maxn] of boolean;
* a8 R0 ?/ y; x. u& WBegin   G, S# A, z& j
Fillchar(t,sizeof(t),false);
% ?8 g% l* h& o8 j! EFor k:=1 to n do
: e% D& d6 V" e  a6 lFor I:=1 to n do 7 z- d4 C* m% D7 ^" I
For j:=1 to n do
: [7 z, r! s5 }9 GT[I,j]:=t[I,j] or (t[I,k] and t[k,j]);
9 ]% \% c  w' hEnd;/ o. Q: c$ {" u' s
. T' B$ H" y$ d5 g

作者: 果珍冰    时间: 2016-1-13 17:56
感谢楼主分享
1 j, ?4 K" y4 M/ z
作者: math数学    时间: 2016-1-13 18:03
0 K+ \4 c3 u/ l* T. ~* G
感谢楼主分享
+ x) p# t7 e1 [" o0 E& {) z3 l& D
作者: 磬溪畔    时间: 2016-1-14 21:41
很系统的程序
- N: o$ w% `" H5 q
作者: whuy    时间: 2016-1-15 15:36
楼主写得不错,非常支持!!!!
7 |& H& o5 F3 h: n% I
作者: xiaojiongdd    时间: 2016-1-26 11:01
谢谢楼主啦~~
# }3 S0 c1 z* C6 q( l
作者: 铜锣烧lr    时间: 2016-1-28 23:20
感谢楼主分享~~~
" o! e7 h4 {) M" E7 n# J' v% \  E! U




欢迎光临 数学建模社区-数学中国 (http://www.madio.net/) Powered by Discuz! X2.5