采用C++实现区间图着色问题（贪心算法）实例详解

2024-12-03 12:16:29

本文所述算法即假设要用很多个教室对一组活动进行调度。我们希望使用尽可能少的教室来调度所有活动。采用C++的贪心算法，来确定哪一个活动使用哪一间教室。

对于这个问题也常被称为区间图着色问题，即相容的活动着同色，不相容的着不同颜色，使得所用颜色数最少。

具体实现代码如下：

//贪心算法

#include "stdafx.h"
#include<iostream>
#define N 100
using namespace std;

struct Activity
{
 int number; //活动编号
 int begin; //活动开始时间
 int end; //活动结束时间
 bool flag;//此活动是否被选择
 int roomNum; //此活动在哪间教室举行
};
//对于活动集，按照结束时间递增排序,使用快速排序
void fast_sort(Activity *act,int f,int t)
{
 if(f<t)
 {
 int i = f-1,j = f;
 Activity a = act[t];
 while(j<t)
 {
  if(act[j].end<=a.end)
  {
  i++;
  Activity temp1 = act[i];
  act[i] = act[j];
  act[j] = temp1;
  }
  j++;
 }
 Activity temp2 = act[t];
 act[t] = act[i+1];
 act[i+1] = temp2;
 fast_sort(act,f,i);
 fast_sort(act,i+2,t);
 }
}
//把每一个相容的活动集添加到一个教室，使得教室数目最少
int select_room(Activity *act,int *time,int n)
{
 int i = 1;
 int j = 1;
 int sumRoom;
 //目前所用的教室数目
 sumRoom = 1;
 int sumAct;
 //目前有多少活动被选择了
 sumAct = 1;
 //教室1目前最晚时间为排在最前面的活动的结束时间
 time[1] = act[0].end;
 //最先结束的活动放在教室1中
 act[0].roomNum = 1;
 for(i=1;i<n;i++)
 {
 for(j=1;j<=sumRoom;j++)
 {
  //如果活动act[i]的开始时间大于等于j教室目前的最晚结束时间且此活动还没有被选择，
  //则此活动与目前这间教室里面的活动是兼容的，可以加入进去
  if((act[i].begin>=time[j])&&(!act[i].flag))
  {
  //此活动的教室号码
  act[i].roomNum = j;
  //此活动被选择
  act[i].flag = true;
  //更新此教室的最晚时间
  time[j] = act[i].end;
  //被选择的活动数目加1
  sumAct ++;
  }
 }
 //说明活动没有全部被选择，而所有活动都遍历一遍
 //所以需要再加一个教室，从头再遍历
 if(sumAct<n&&i==n-1)
 {
  //从头开始遍历
  i = 0;
  //教室数目加1
  sumRoom = sumRoom+1;
 }
 }
 return sumRoom;
}

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
 int cases;
 Activity act[N];
 //用来记录每个教室目前最晚完成的活动的结束时间
 int time[N];
 cout<<"请输入案例的个数："<<endl;
 cin>>cases;
 while(cases--)
 {
 int n;
 cout<<"请输入活动的数目："<<endl;
 cin>>n;
 int i;
 for(i=0;i<n;i++)
 {
  time[i+1] = 0; //初始化每个教室目前最晚的时间为0
  act[i].number = i+1;
  act[i].flag = false;  //初始化每个活动都未被选择
  act[i].roomNum = 0; //初始化每个活动都占用教室
  cout<<"活动"<<i+1<<"开始时间：";
  cin>>act[i].begin;
  cout<<"活动"<<i+1<<"结束时间：";
  cin>>act[i].end;
 }
 fast_sort(act,0,n-1);
 int roomNum =select_room(act,time,n);
 cout<<"所用教室总数为："<<roomNum<<endl;
 cout<<"每个活动在哪一个教室中："<<endl;
 for(i=0;i<n;i++)
 {
  cout<<"活动"<<act[i].number<<"在教室"<<act[i].roomNum<<"中"<<endl;
 }
 }
 system("pause");
 return 0;
}

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