算法設(shè)計(jì)課程報(bào)告最小重量機(jī)器設(shè)計(jì)問(wèn)題

1、算法設(shè)計(jì)課程報(bào)告課題名稱： 算法設(shè)計(jì) 課題負(fù)責(zé)人名（學(xué)號(hào)）： - 同組成員名單（角色）： -指導(dǎo)教師： -評(píng)閱成績(jī)： 評(píng)閱意見(jiàn)： 提交報(bào)告時(shí)間：2014年 6 月 17 日最小重量機(jī)器設(shè)計(jì)問(wèn)題計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 專業(yè)學(xué)生 - 指導(dǎo)老師 -題目描述 設(shè)某一機(jī)器由 n 個(gè)部件組成，每一種部件都可以從 m 個(gè)不同的供應(yīng)商處購(gòu)得。高 wij 是從供應(yīng)商 j 處購(gòu)得的部件 i 的重量，cij 是相應(yīng)的價(jià)格。試設(shè)計(jì)一個(gè)算法，給出總價(jià)格不超過(guò) c 的最小重量機(jī)器設(shè)計(jì)。編程任務(wù)： 對(duì)于給定的機(jī)器部件重量和機(jī)器部件價(jià)格，編程計(jì)算總價(jià)格不超過(guò) d 的最小重量機(jī)器設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)輸入：由文件 input.txt 給出輸入數(shù)

2、據(jù)。第一行有 3 個(gè)正整數(shù) n，m 和 d。接正業(yè)的 2n 行，每行 n 個(gè)數(shù)。前 n 行是 c，后 n 行是 w。結(jié)果輸出： 將計(jì)算出的最小重量， 以及每個(gè)部件的供應(yīng)商輸出到文件output.txt。輸入文件示例 輸出文件示例input.txt output.txt3 3 4 41 2 3 1 3 13 2 12 2 21 2 33 2 12 2 2算法分析采用回溯算法和分支定界法分別實(shí)現(xiàn)，對(duì)于回溯法，采用深度優(yōu)先搜索對(duì)子集樹(shù)進(jìn)行剪枝，剪枝條件是當(dāng)前的總費(fèi)用不超過(guò)總費(fèi)用；對(duì)于分支定界法，采用按照層次遍歷對(duì)子集樹(shù)進(jìn)行剪枝，并將每層的結(jié)點(diǎn)按照重量由小到大進(jìn)行排序，將相應(yīng)下標(biāo)保存在二維數(shù)組s中，以

3、便構(gòu)造最優(yōu)解。兩種算法是時(shí)間復(fù)雜度都是o(mn) ，空間復(fù)雜度均為o(nm)，但由于分支定界法在已經(jīng)排好序的序列中查找，因此查找到的第一個(gè)解即為最優(yōu)解，理論上來(lái)說(shuō)，時(shí)間效率會(huì)比回溯法高。程序?qū)崿F(xiàn)回溯法代碼#include #include #include #include #include #include using namespace std;#define inf 999999999#define maxsize 100+1int cur_solutionmaxsize;int solutionmaxsize;int wmaxsizemaxsize; /weightint cmaxsi

4、zemaxsize; /costint minweight; int cur_minweight;void backtrack(int t,int n,int m,int d)if(tn)if(cur_minweight minweight)/保存最優(yōu)解和最優(yōu)值minweight = cur_minweight;for(int r=1;r=n;+r)solutionr = cur_solutionr;elsefor(int i=1;i=0) backtrack(t+1,n,m,d);cur_minweight -= wti;/if(constraint(t) & bound(t) backtr

5、ack(t+1,n,m,d);d += cti;return;int main()int n,m,d;coutplease input the input file path:endl;char strpath63;while(scanf(%s,strpath)=1)ifstream fin(strpath);coutplease input the output file path:strpath;ofstream fout(strpath);if(fin.good() & fout.good()minweight = inf;cur_minweight = 0;finnmd;int j,k

6、;for(j=1;j=n;+j)for(k=1;kcjk;for(j=1;j=n;+j)for(k=1;kwjk;backtrack(1,n,m,d);foutminweightendl;for(int r=1;r=n;+r)foutsolutionr ;foutendl;fout.close();fin.close();elsecoutopen file error!endl;exit(0);coutendlendlplease input the input file path:endl;return 0;分支定界法代碼#include #include #include #include

7、 using namespace std;#define max_node 256typedef struct _nodeint weight,price;int level,th;struct _node *prev;node;void qs(int *a,int *s,int b,int e)/快速排序 int t,c=asb; int l=b,r=e; while(lr) while(l=c)-r; t=sr;sr=sl;sl=t; while(lr&aslc)+l; t=sr;sr=sl;sl=t; if(bl)qs(a,s,b,l-1); if(le)qs(a,s,l+1,e);in

8、t main()int *w=0,*p=0,n,m,c,i,j;int *minprice;int level,price,weight;list que;list:iterator it;node *pnode;/* 讀取文件 */file *pf;if(pf=fopen(input.txt,r)!=0)fscanf(pf,%d%d%d,&n,&m,&c);w=(int *)malloc(n*m*sizeof(int);/重量p=(int *)malloc(n*m*sizeof(int);/價(jià)格for(i=0;in;+i)for(j=0;jm;+j)fscanf(pf,%d,w+i*m+j)

9、;for(i=0;in;+i)for(j=0;jm;+j)fscanf(pf,%d,p+i*m+j);fclose(pf);elseprintf(no input file!n);getchar();exit(0);/* 準(zhǔn)備數(shù)據(jù) */int snm;/用來(lái)為每一種零件的質(zhì)量排序，for(i=0;in;+i)for(j=0;jm;+j)sij=j;minprice=(int*)malloc(n+1)*sizeof(int);/用來(lái)記錄買了i個(gè)零件后，買完剩下的零件至少還要多少錢minpricen=0;/買了n個(gè)零件之后，不需要再買了for(i=0;in;+i)minpricei=pi*m;fo

10、r(j=1;jm;+j)/找出買第i個(gè)零件的最低價(jià)格minpricei=minpricei=0;-i)/計(jì)算買剩下的零件至少要多少錢minpricei=minpricei+1+minpricei;for(i=0;in;+i)/每種零件按重量排序，排序下標(biāo)記錄的s中,排序后wi*m+sij，i相同時(shí)，對(duì)于變量j是遞增的qs(w+i*m,si,0,m-1);/* 開(kāi)始計(jì)算 */for(i=0;iweight=ws0i;pnode-price=ps0i;if(pnode-price+minprice2th=i;pnode-level=1;pnode-prev =0;que.push_back(pno

11、de);else delete pnode;while(!que.empty()/計(jì)算，直到得出結(jié)果或者隊(duì)列為空l(shuí)evel =que.front()-level;price =que.front()-price;weight=que.front()-weight;if(leveln)for(i=0;iweight=weight+wlevel*m+sleveli;pnode-price=price+plevel*m+sleveli;if(pnode-price+minpricelevel+1th=sleveli;pnode-level=level+1;pnode-prev =que.front(

12、);for(it=que.begin();it!=que.end();+it)/按重量遞增構(gòu)造優(yōu)先隊(duì)列if(pnode-weightweight)break;que.insert(it,pnode);if(level=n-1)break;/如果已經(jīng)找到答案，退出循環(huán)else delete pnode;que.pop_front();if(ilevel!=n)printf(can not find answer!);getchar();exit(0);pf=fopen(output.txt,w);if(pf)fprintf(pf,%dn,pnode-weight);int count=n,ansn;while(pnode)ans-count=pnode-th;pnode=pnode-prev;for(i=0