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问题:

最优子结构与贪婪选择

魏誉
2023-03-14

我在读关于贪婪问题的两个属性,我试图理解以下两者之间的区别

  • 最优子结构性质:最优全局解包含其所有子问题的最优解
  • 贪婪选择性质:通过贪婪地选择局部最优选择,可以获得全局最优解

两者不是等价的吗?这两者似乎是一回事;能不能举个例子,最优子结构满足,贪婪选择不满足?以及一个贪婪选择得到满足而最优子结构没有得到满足的例子?

共有2个答案

宗政欣可
2023-03-14

对于将来可能不熟悉顶点覆盖或动态编程的读者来说,这些定义的措辞听起来确实很相似。

我认为重新表述贪婪选择的一个有用方法是,最优解将始终包含贪婪算法选择的第一个选择,尽管它不一定是所述最优解中的第一个选择**-

这就是为什么它们是不同的,尽管贪婪选择可以导致最优子结构,但它并没有证明它有最优子结构。证明最优子结构的常见论点是交换论点和保持领先论点,它们建立在算法显示贪婪选择属性的知识之上。

荀金鹏
2023-03-14

它们不等效:

假设我们想在树中找到最小顶点覆盖,其中每个节点都有一个成本(覆盖的成本是该覆盖中节点所有成本的总和)。这里可以使用动态编程:f(v,取)是覆盖植根于v的子树的最小成本,这样v在封面中,f(v,未取)是覆盖该子树而不取v的最小成本。最优子结构属性成立,因为我们可以最优地解决子问题(即为每个子树找到一个最优解),然后将它们组合起来找到全局最优解。然而,贪婪选择属性在这里并不成立:选择成本最小的顶点,直到所有边都被覆盖,并不总是会产生最优结果。

贪婪选择属性可能成立,但如果无法定义子问题是什么,则最优子结构属性则不成立。例如,霍夫曼代码构造算法总是合并两个最小的子树(并产生最优解),所以它是一个贪婪的算法,但不清楚子问题是什么,所以谈论第一个属性根本没有多大意义。

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