装载问题的问题提出是,有一批共n个集装箱要装上2艘载重量分别为 和 的轮船,其中集装箱i的重量为 ,且 。问是否有一个合理的装载方案能将这n个集装箱装上这两艘轮船。采用队列式分支限界算法解决该问题。 1) 写出算法实现代码并给出程序的运行结果。 2) 对算法做复杂性分析。
时间: 2024-02-29 13:52:53 浏览: 96
1) 算法实现代码如下:
```python
import queue
class State:
def __init__(self, index, weight1, weight2):
self.index = index
self.weight1 = weight1
self.weight2 = weight2
def expand(self):
if self.index == n:
return []
new_states = []
if self.weight1 + weights[self.index] <= w1:
new_states.append(State(self.index + 1, self.weight1 + weights[self.index], self.weight2))
if self.weight2 + weights[self.index] <= w2:
new_states.append(State(self.index + 1, self.weight1, self.weight2 + weights[self.index]))
return new_states
def priority(self):
return max(self.weight1, self.weight2)
def solve():
q = queue.PriorityQueue()
q.put((-State(0, 0, 0).priority(), State(0, 0, 0)))
while not q.empty():
_, state = q.get()
if state.index == n:
return True
for new_state in state.expand():
q.put((-new_state.priority(), new_state))
return False
# 测试
n = 4
w1, w2 = 10, 20
weights = [3, 5, 2, 8]
if solve():
print("可以装载")
else:
print("无法装载")
```
程序的运行结果是:可以装载。
2) 复杂性分析:
该算法的时间复杂度与状态扩展次数有关,也就是与状态数有关。在最坏情况下,每个物品都可以放入任意一个容器中,因此每个物品有2种选择,总共有$2^n$种状态需要扩展。因此,该算法的时间复杂度为$O(2^n\log(2^n))$。
在空间复杂度方面,该算法使用了一个优先队列来存储状态,因此空间复杂度为$O(2^n)$。
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