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1、算法分析与设计实验指导.实验一 锦标赛问题实验目的1. 基本掌握分治算法的原理.2. 掌握递归算法及递归程序的设计.3. 能用程序设计语言求解锦标赛等问题的算法.预习要求1. 认真阅读数据结构教材和算法设计教材,了解分治算法原理;2. 设计用分治算法求解背包问题的数据结构与程序代码.实验题【问题描述】设有n=2k个运动员要进行网球循环赛。现要设计一个满足以下要求的比赛日程表：（1）每个选手必须与其他n-1个选手各赛一次； （2）每个选手一天只能参赛一次； （3）循环赛在n-1天内结束。 请按此要求将比赛日程表设计成有n行和n-1列的一个表。在表中的第i行，第j列处填入第i个选手在第j天所遇到的
2、选手。其中1in，1jn-1。 实验提示我们可以按分治策略将所有的选手分为两半，则n个选手的比赛日程表可以通过n/2个选手的比赛日程表来决定。递归地用这种一分为二的策略对选手进行划分，直到只剩下两个选手时，比赛日程表的制定就变得很简单。这时只要让这两个选手进行比赛就可以了。12345671234567821436785341278561234321856712345678143212143658721431234127856321421432187654321（1） （2） （3）图1 2个、4个和8个选手的比赛日程表图1所列出的正方形表（3）是8个选手的比赛日程表。其中左上角与左下角的两小块
3、分别为选手1至选手4和选手5至选手8前3天的比赛日程。据此，将左上角小块中的所有数字按其相对位置抄到右下角，又将左下角小块中的所有数字按其相对位置抄到右上角，这样我们就分别安排好了选手1至选手4和选手5至选手8在后4天的比赛日程。依此思想容易将这个比赛日程表推广到具有任意多个选手的情形。 实验步骤1. 采用递归方式设计并实现算法并准备测试用例,修改并调试程序,直至正确为止;2. 应用设计的算法和程序求锦标赛问题;3. 去掉测试程序,将你的程序整理成功能模块存盘备用. 实验报告要求1. 阐述实验目的和实验内容;2. 阐述分治算法原理;3. 提交实验程序的功能模块;4. 记录最终测试数据和测试结果
4、。思考与练习【金块问题】老板有一袋金块(共n块，n是2的幂（n=2），将有两名最优秀的雇员每人得到其中的一块，排名第一的得到最重的那块，排名第二的雇员得到袋子中最轻的金块。假设有一台比较重量的仪器，请用最少的比较次数找出最重和最轻的金块。实验二 背包问题实验目的4. 能用程序设计语言实现求解背包问题的算法;5. 基本掌握动态规划法（贪心）的原理方法.预习要求3. 认真阅读数据结构教材和算法设计教材,了解背包问题的常用算法原理;4. 设计用动态规划算法求解背包问题的数据结构和递归程序.实验题【背包问题】有不同价值、不同重量的物品n件，求从这n件物品中选取一部分物品的选择方案，使选中物品的总重量不
5、超过指定的限制重量W，但选中物品的价值之和最大。实验提示设n件物品的重量分别为w0、w1、wn-1，物品的价值分别为v0、v1、vn-1。采用递归寻找物品的选择方案。设前面已有了多种选择的方案，并保留了其中总价值最大的方案于数组option ，该方案的总价值存于变量maxv。当前正在考察新方案，其物品选择情况保存于数组cop 。假定当前方案已考虑了前i-1件物品，现在要考虑第i件物品；当前方案已包含的物品的重量之和为tw；至此，若其余物品都选择是可能的话，本方案能达到的总价值的期望值为tv。算法引入tv是当一旦当前方案的总价值的期望值也小于前面方案的总价值maxv时，继续考察当前方案变成无意义
6、的工作，应终止当前方案，立即去考察下一个方案。因为当方案的总价值不比maxv大时，该方案不会被再考察，这同时保证函数后找到的方案一定会比前面的方案更好。对于第i件物品的选择考虑有两种可能：（1） 考虑物品i被选择，这种可能性仅当包含它不会超过方案总重量限制时才是可行的。选中后，继续递归去考虑其余物品的选择。（2） 考虑物品i不被选择，这种可能性仅当不包含物品i也有可能会找到价值更大的方案的情况。按以上思想写出递归算法如下：try(物品i，当前选择已达到的重量和，本方案可能达到的总价值tv)/*考虑物品i包含在当前方案中的可能性*/if(包含物品i是可以接受的)将物品i包含在当前方案中；if (
7、in-1)try(i+1,tw+物品i的重量,tv);else/*又一个完整方案，因为它比前面的方案好，以它作为最佳方案*/以当前方案作为临时最佳方案保存;恢复物品i不包含状态；/*考虑物品i不包含在当前方案中的可能性*/if (不包含物品i仅是可男考虑的)if (in-1)try(i+1,tw,tv-物品i的价值)；else/*又一个完整方案，因它比前面的方案好，以它作为最佳方案*/以当前方案作为临时最佳方案保存;为了理解上述算法，特举以下实例。设有4件物品，它们的重量和价值见表：物品0123重量5321价值4431并设限制重量为7。则按以上算法，下图表示找解过程。由图知，一旦找到一个解，算
8、法就进一步找更好的佳。如能判定某个查找分支不会找到更好的解，算法不会在该分支继续查找，而是立即终止该分支，并去考察下一个分支。Try(0,0,12)Try(1,5,12)Try(1,0,8)Try(2,5,8)Try(3,7,8)Try(2,3,8)Try(3,5,8)不能得到更好的解不能得到更好的解超重不能得到更好的解得到解：(1,0,1,0)maxv=7得到解：(0,1,1,1)maxv=8不能得到更好的解超重 实验步骤4. 设计并实现算法并准备测试用例,修改并调试程序,直至正确为止;5. 应用设计的算法和程序求解背包问题;6. 去掉测试程序,将你的程序整理成功能模块存盘备用. 实验报告要
9、求5. 阐述实验目的和实验内容;6. 阐述求解背包问题的算法原理;7. 提交实验程序的功能模块;8. 记录最终测试数据和测试结果。思考与练习请用其它的算法（如贪心、分支限界等）求解背包问题。实验三 作业调度问题实验目的1.熟悉多机调度问题的算法；2.进一步掌握贪心算法3.提高分析与解决问题的能力。 预习要求1.认真阅读教材或参考书, 掌握贪心算法的基本思想；2.写出求解“作业调度”的程序；3.设计好测试用例。实验题要求给出一种作业调度方案，使所给的n个作业在尽可能短的时间内由m台机器加工处理完成。约定，每个作业均可在任何一台机器上加工处理，但未完工前不允许中断处理。作业不能拆分成更小的子作业。
10、实验提示1.把作业按加工所用的时间从大到小排序；2.如果作业数目比机器的数目少或相等，则直接把作业分配下去；3.如果作业数目比机器的数目多，则每台机器上先分配一个作业，如下的作业分配时，是选那个表头上s最小的链表加入新作业。typedef struct Job int ID;/作业号 int time;/作业所花费的时间Job;typedef struct JobNode /作业链表的节点 int ID; int time; JobNode *next;JobNode,*pJobNode;typedef struct Header /链表的表头 int s; pJobNode next;Hea
11、der,pHeader;int SelectMin(Header* M,int m) int k=0; for(int i=1;im;i+) if(Mi.smk.s)k=i; return k;实验步骤1先用贪心算法求解该问题，并测试你的程序，直至正确为止；2针对问题实例，实录运行时的输入、输出文件；3将你的程序和实录的界面存盘备用。 实验报告要求阐述实验目的和实验内容；1提交模块化的实验程序源代码；2简述程序的测试过程，提交实录的输入、输出文件；3鼓励对实验内容展开讨论，鼓励提交思考与练习题的代码和测试结果。实验四 回溯算法设计实验目的1. 掌握回溯法解题的基本思想；2. 掌握回溯算法的设计
12、方法；3. 针对子集和数问题，熟练掌握回溯递归算法、迭代算法的设计与实现。预习要求1. 认真阅读教材或参考书, 掌握回溯法解题的基本思想, 算法的抽象控制策略；2. 了解子集和数问题及解向量的定长和变长状态空间表示；3. 针对解向量的定长表示, 设计状态空间树节点扩展的规范(限界)函数及实现方法；4. 分析深度优先扩展状态空间树节点或回溯的条件；5. 分析和设计生成解向量各分量可选值的实现方法；6. 设计和编制回溯算法的递归和迭代程序。实验题# include # define MAXN 100 int aMAXN; void comb(int m,int k) int i,j; for (i=m;i=k;i-) ak=i; if (k1) comb(i-1,k-1); else for (j=a0;j0;j-) printf(“%4d”,aj); printf(“/n”); void main() a0=3; comb(5,3); 【组合数】找出从自然数1，2，n中任取r个数的所有组合。# define MAXN 100 int aMAXN; void comb（int m,int r） int i,j; i=0; ai=1; do if （ai-i=m-r+1 if （i=r-1） for （j=0;j
