实际问题描述:某城市的公共自行车系统在早高峰时期存在一定的拥堵问题有些站点的自行车数量过多而有些站点的自行车数量过少为了缓解这种情况需要对自行车进行调配。假设城市中有n个自行车站点每个站点的自行车数量为ai其中i∈1n
。为了方便调配,可以将一辆自行车从一个站点移动到另一个站点,但是每次移动需要花费一定的代价,代价为移动的自行车数量的平方。现在需要使得所有站点的自行车数量都尽量接近,求出最小的调配代价。
解题思路:
可以将该问题转化为一个背包问题。将所有站点的自行车数量看作一个物品集合,每个站点的自行车数量作为一个物品,其价值与重量均为该站点的自行车数量。设背包容量为所有站点的自行车数量之和的一半,背包中所选物品的总重量尽量接近背包容量。因为背包容量是所有站点自行车数量的一半,所以背包中所选物品的总重量和总价值相等,即为所有站点自行车数量的和的一半。而背包中所选物品的总价值即为所有站点自行车数量的和的一半,所以背包中所选物品的总价值最大。因此,可以使用动态规划算法来解决该问题,最终得到最小的调配代价。
算法实现:
输入:站点数量n,每个站点的自行车数量a[]
输出:最小的调配代价
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计算所有站点自行车数量的和sum,背包容量为sum/2
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创建一个二维数组dp[n+1][sum/2+1],其中dp[i][j]表示前i个站点中选取自行车数量总和不超过j的最小调配代价
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初始化dp数组,当i=0或j=0时,dp[i][j]都为0
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使用动态规划算法填充dp数组,dp[i][j]的值需要根据dp[i-1][j]和dp[i-1][j-a[i]]来计算,即选或不选第i个站点的自行车数量。如果选第i个站点的自行车数量,则dp[i][j] = dp[i-1][j-a[i]] + (j-a[i])^2,如果不选第i个站点的自行车数量,则dp[i][j] = dp[i-1][j]
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最终得到dp[n][sum/2]的值即为最小的调配代
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