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回溯法解決工作分配問題及分析

1、實踐題目

工作分配問題

2、問題描述

設有n件工作分配給n個人。將工作i分配給第j個人所需的費用為cij 。 設計一個演算法,對於給定的工作費用,為每一個人都分配1 件不同的工作,並使總費用達到最小。

輸入格式:輸入資料的第一行有1 個正整數n (1≤n≤20)。接下來的n行,每行n個數,表示工作費用。

輸出格式:將計算出的最小總費用輸出到螢幕。

輸入樣例:3

                 10 2 3

                  2 3 4

                  3 4 5

輸出樣例:9

3、演算法描述(包括解空間,畫出測試樣例的解空間樹,剪枝(約束函式或限界函式)方法描述)

(1)解空間

解空間為{x1,x2,x3,······,xn},其中xi=1,2,3,4···,n,表示第i個人安排的工作號。

(2)解空間樹:以n=3為例,解空間樹如下:

 

(3)剪枝方法

 演算法中設定了一個數組,用來存放工作的完成狀態,當工作完成時設為1,否則設為0。

(4)具體程式碼

 1 #include<iostream>
 2
using namespace std; 3 #define N 1000 4 int cost[N][N]; // 表示第i個人完成第j件工作需要的費用 5 int isC[N] = {0}; // 用於記錄第n個工作是否完成,0表示未完成 6 int n; 7 int scost; // 表示總費用 8 9 void Backstrack(int i, int c) 10 { 11 if(c > scost) return; 12 if(i == n) { // 當最後一個人也分配好工作後判斷總費用 13 if(c < scost) scost=c;
14 return; 15 } 16 for(int j=0;j<n;j++) { 17 if(isC[j]==0) { // 判斷第j個工作是否已經完成,類似剪枝函式 18 isC[j]=1; 19 Backstrack(i+1, c+cost[i][j]); 20 isC[j]=0; // 回溯法 21 } 22 } 23 } 24 25 int main() 26 { 27 cin>>n; 28 for(int i=0;i<n;i++) { 29 for(int j=0;j<n;j++) { 30 cin>>cost[i][j]; 31 } 32 } 33 scost = N; // 給總費用設定一個很大的值 34 Backstrack(0,0); 35 // 第一個0表示從第一個人開始 ,第二個0表示當前需要的總費用 36 cout<<scost; 37 return 0; 38 }

4、心得體會(對本次實踐收穫及疑惑進行總結)

這次實踐的過程中,可能是對回溯法還不是很瞭解,對剪枝函式或約束函式也不是很明白,所以在程式設計的過程中總是出現執行超時的問題,最後請教了同學,然後和結對程式設計小夥伴順利地解決了問題。總體上對於回溯演算法的理解還並不是很透徹,還需要多實踐!