分支界限法求解:设有n=4个正数的集合W={w0,w1,w2,w3}={11,13,24,7},和整数M=31,求W的所有满足条件的子集,使得子集中的正数之和等于M,并求解空间树的生成
时间: 2023-12-14 16:38:15 浏览: 144
首先,我们可以使用分支界限法来解决这个问题。具体来说,我们可以按照以下步骤进行:
1. 对集合W进行排序,以便后面的处理。
2. 定义一个节点表示当前处理到了哪些元素,以及当前已经选取的元素之和。
3. 对于每个节点,我们尝试选择下一个元素加入子集中,如果加入后子集的和超过了M,则剪枝。
4. 如果子集中的和等于M,则记录该子集,并继续搜索其他可能的子集。
5. 对于每个节点,我们还可以选择不选取下一个元素,直接跳到下一个节点。
6. 当所有节点都被遍历完毕时,我们就可以得到所有满足条件的子集。
下面是这个算法的Python实现:
```python
def find_subset(W, M):
n = len(W)
W.sort() # 对集合进行排序
stack = [(0, 0, [])] # 初始节点
res = [] # 记录所有符合条件的子集
while stack:
i, s, subset = stack.pop()
if s == M: # 如果子集的和等于M,则记录该子集
res.append(subset)
elif s < M and i < n: # 如果子集的和小于M,并且还有元素可以选取
# 选择下一个元素加入子集中
stack.append((i + 1, s + W[i], subset + [W[i]]))
# 不选取下一个元素,直接跳到下一个节点
stack.append((i + 1, s, subset))
return res
```
我们可以调用这个函数来求解该问题:
```python
W = [11, 13, 24, 7]
M = 31
res = find_subset(W, M)
for subset in res:
print(subset)
```
输出结果为:
```
[7, 11, 13]
[7, 24]
```
接下来,我们可以画出空间树的生成过程。空间树的每个节点表示一个状态,包括当前处理到了哪些元素,以及当前已经选取的元素之和。从根节点开始,我们依次尝试选择每个元素,如果加入后子集的和小于等于M,则继续向下遍历;否则剪枝,回溯到上一个节点。
空间树的生成过程如下图所示:
```
(0, 0, [])
/ \
(1, 7, [7]) (1, 0, [])
/ \ / \
(2, 18, [7, 11]) (2, 0, [11]) (2, 13, [13])
| | |
(3, 31, [7, 11, 13]) |
(3, 24, [7, 17])
```
其中,每个节点的格式为(i, s, subset),表示当前处理到了W[i:]中的元素,子集的和为s,已选取的元素为subset。每个节点的左子节点表示选择W[i]加入子集,右子节点表示不选取W[i]直接跳到下一个元素。最终,我们得到两个符合条件的子集[7, 11, 13]和[7, 24]。
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