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分支限界算法之0-1背包问题和单源最短路径问题java源程序.doc

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资源描述
实验报告13 课程 数据结构与算法 实验名称 分支限界法 第 页 班级 11计本 学号 105032011130 姓名 风律澈 实验日期:2013年6月3日 报告退发 (订正 、 重做) 一、实验目的 掌握分支限界法的原理和应用。 二、实验环境 1、微型计算机一台 2、WINDOWS操作系统,Java SDK,Eclipse开发环境 三、实验内容 必做题: 1、 编写程序,采用分支限界法求解单元最短路径问题。 2、 编写程序,采用分支限界发法实现0-1背包问题。 四、实验步骤和结果 (附上代码和程序运行结果截图) 1,单源最短路径 import java.util.PriorityQueue; public class BBShortest { /** * @param args */ static class HeapNode implements Comparable{ int i;//顶点编号 int length; HeapNode(int ii,int ll){//构造函数,类种类 i=ii; length=ll; } @Override public int compareTo(Object o) {//为优先队列设置优先级判定方法 // TODO Auto-generated method stub int x=((HeapNode)o).length; if(length<x) return -1; if(length==x) return 0; return 1; } } static int [][]a;//图的邻接矩阵 public static void shortest(int v,int []dist,int []p){ int n=p.length-1; PriorityQueue<HeapNode> heap=new PriorityQueue<HeapNode>();//生成一个优先队列存放活节点 HeapNode enode=new HeapNode(v,0); for(int j=1;j<=n;j++) dist[j]=Integer.MAX_VALUE;//默认每个顶点初始都是最长距离 dist[v]=0; while(true){ for(int j=1;j<=n;j++) if(a[enode.i][j]<Integer.MAX_VALUE&&enode.length+a[enode.i][j]<dist[j]){//约束条件,有连通&&可能存在更有解 dist[j]=enode.length+a[enode.i][j];//更改点j的最优路径 p[j]=enode.i;//把这个成为解的编号写入存放结果的数组p中 HeapNode node=new HeapNode(j,dist[j]); heap.add(node);//加入活结点优先队列 } if(heap.isEmpty()) break; else enode=heap.poll(); } } public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub int M=Integer.MAX_VALUE; a=new int[][]{ {M,M,M,M,M,M}, {M,0,10,M,30,100}, {M,M,0,50,M,M}, {M,M,M,0,M,10}, {M,M,M,20,0,60}, {M,M,M,M,M,0} }; int v = 1; int dist[]=new int[a.length]; int p[]=new int[a.length]; shortest(v,dist,p); for(int i=1;i<dist.length;i++){ System.out.print(dist[i]+" "); } } } -------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2,0-1背包问题 package bag01b; import java.util.ArrayList; public class bag01do { /** * @param args */ public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub ArrayList<object> objects=new ArrayList<>(); objects.add(new object(3,9)); objects.add(new object(5,10)); objects.add(new object(2,7)); objects.add(new object(1,4)); bag b=new bag(7,objects); b.findmaxvalue(); b.show(); } } ----------------------------------------------------------------------- package bag01b; import java.util.ArrayList; import java.util.Collections; import java.util.PriorityQueue; public class bag { private int bagv; private ArrayList<object> objects; private int maxvalue; private ArrayList<object> result_objects; public bag(int v,ArrayList<object> o){ super(); this.bagv=v; this.objects=o; this.maxvalue=0; this.result_objects=null; Collections.sort(objects); } public void show(){ System.out.println("maxvalue :"+ this.maxvalue); System.out.println("the object when maxvalue:"+this.result_objects); } public void findmaxvalue(){ PriorityQueue<Node> enode=new PriorityQueue<>(); Node node=new Node(0,null,bagv,this.objects); enode.offer(node); while(true){ if(enode.isEmpty()) break; node=enode.poll(); if(node.isend()){ this.maxvalue=node.get_bag_value(); this.result_objects=new ArrayList<>(node.get_in_bag_object()); return; } int i=node.get_node_in(); object iobject=this.objects.get(i); if(node.get_bag_weight()+iobject.getweight()<=this.bagv){ ArrayList<object> newnodeinbag=new ArrayList<object>(node.get_in_bag_object()); newnodeinbag.add(iobject); int newnodebagv=node.get_bag_leftv()-iobject.getweight(); Node newnode=new Node(i+1,newnodeinbag,newnodebagv,this.objects); enode.add(newnode); if(newnode.get_bag_value()>this.maxvalue){ this.maxvalue=newnode.get_bag_value(); this.result_objects=new ArrayList<>(newnode.get_in_bag_object()); } } Node newnode=new Node(i+1,node.get_in_bag_object(),node.get_bag_leftv(),this.objects); if(newnode.get_bag_prio()>this.maxvalue) enode.add(newnode); } } } ----------------------------------------------------------------------- package bag01b; import java.util.ArrayList; public class Node implements Comparable<Node>{ private int node_in; private ArrayList<object> inbag_object; private ArrayList<object> outbag_object; private int leftv; private int prio; public Node(int i,ArrayList<object> in,int l,ArrayList<object> out){ super(); this.node_in=i; if(in==null) in=new ArrayList<>(); this.inbag_object=in; this.leftv=l; this.outbag_object=out; this.prio=this.find_prio(); } private int find_prio() { // TODO Auto-generated method stub int bag_left=this.leftv; int p=this.get_bag_value(); int i=this.node_in; object iobject=null; while(true){ if(i>=this.inbag_object.size()) break; iobject=this.inbag_object.get(i); if(iobject.getweight()>bag_left) break; bag_left-=iobject.getweight(); p+=iobject.getvalue(); i++; } if(i<=this.inbag_object.size()-1) p+=iobject.getvw()*bag_left; return p; } public int get_bag_weight(){ int w=0; for(object o:this.inbag_object){ w+=o.getweight(); } return w; } public int get_bag_value(){ int w=0; for(object o:this.inbag_object){ w+=o.getvalue(); } return w; } @Override public int compareTo(Node o) { // TODO Auto-generated method stub if(this.prio>o.prio) return -1; if(this.prio<o.prio) return 1; return 0; } public boolean isend(){ if(this.node_in==this.outbag_object.size()) return true; else return false; } public ArrayList<object> get_in_bag_object(){ return this.inbag_object; } public int get_node_in(){return this.node_in;} public int get_bag_leftv(){return this.leftv;} public int get_bag_prio(){return this.prio;} public String toString(){ return "node in"+this.node_in+"node prio"+this.prio; } } ----------------------------------------------------------------------- package bag01b; public class object implements Comparable<object>{ private static int ids=1; private int id; private int weihgt; private int value; public object(int w,int v){ super(); this.weihgt=w; this.value=v; this.id=ids++; } public int getid(){return this.id;} public int getweight(){return this.weihgt;} public int getvalue(){return this.value;} public float getvw(){return (float)this.value/this.weihgt;} @Override public int compareTo(object o) { // TODO Auto-generated method stub if(this.getvw()>o.getvw()) return -1; if(this.getvw()<o.getvw()) return 1; return 0; } public String toString(){ return "object "+this.id+" "; } } ----------------------------------------------------------------------- 五、实验总结 (本次实验完成的情况,心得体会)
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