(1)建立以下付款问题的数学模型: 假设有面值为100元、10元、20元、5元、2元、1元的货币,需要找给顾98元的现金,使付出的货币的数量最少。 (2)建立采用贪心算法求解该付款问题的局部最优化模型; (3)编程实现付款问题。
时间: 2024-10-24 21:03:19 浏览: 10
(1)建立数学模型:
设 \(x_1\) 为100元纸币的数量,\(x_2\) 为10元纸币的数量,\(x_3\) 为20元纸币的数量,\(x_4\) 为5元纸币的数量,\(x_5\) 为2元纸币的数量,\(x_6\) 为1元硬币的数量。目标是最小化这些变量的总和,同时满足找零条件:\(100x_1 + 10x_2 + 20x_3 + 5x_4 + 2x_5 + x_6 = 98\)。
我们需要找到一组非负整数解 \(\{x_i\}\),使得它们的总和最小,并且能够凑出98元。
(2)局部最优化模型(贪心算法):
贪心算法通常从当前最优选择出发,每次选择局部最优(即每一步都试图最小化下一步的成本)。对于这个问题,我们可以按照面额从小到大排序,每次都优先使用面额大的货币,直到达到找零总额。贪心策略可以这样描述:
- 初始化所有 \(x_i=0\)。
- 检查是否有足够的大面额纸币支付剩余金额(98元),如果有,则减去这个面额并更新对应的 \(x_i\);如果没有,就用较小面额的纸币,直到凑够98元。
(3)编程实现(Python为例):
```python
def find_min_coins(total, denominations):
coins = [float('inf')] * len(denominations)
coins[denominations.index(min(denominations))] = 0
for i in range(1, total+1):
for j in range(len(coins)):
if denominations[j] <= i:
current_coins = coins[j]
while current_coins < i and denominations[j] * (i - current_coins) <= denominations[j]:
current_coins += denominations[j]
coins[j] = current_coins
break
return coins
total_to_find = 98
denominations = [100, 10, 20, 5, 2, 1]
min_coins = find_min_coins(total_to_find, denominations)
print(f"最少需要 {sum(min_coins)} 枚硬币,组合为:")
for i, coin_count in enumerate(min_coins):
if coin_count > 0:
print(f"{denominations[i]}元 x {coin_count}枚")
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