删数问题的贪心算法的正确性证明
时间: 2024-05-26 10:08:48 浏览: 147
删数问题是指给定一个正整数序列,每次可以选择其中的一个数并将其删去,最终使得序列中剩余的数组成的数最小。贪心算法可以解决这个问题,其正确性证明如下:
假设当前需要删去一个数,我们应该选择哪一个数呢?显然应该选择最高位最小的数,因为这样可以保证删去这个数后剩余的数字最小。具体来说,假设当前的数列为 $a_1,a_2,\dots,a_n$,我们应该找到最高位最小的数 $a_k$,其中 $k$ 满足 $a_k>0$ 且对于所有 $i<k$,有 $a_i=0$ 或者 $a_i=a_k$。然后删去这个数,并将剩下的数字重新组成一个新的序列。
这个贪心策略是正确的。首先可以证明它是一种可行的策略,即它能够得到一个合法的解。其次可以证明它是一种最优的策略,即它能够得到一个最小的解。
对于可行性,假设我们按照上述策略进行删数,得到了一个序列 $b_1,b_2,\dots,b_m$。我们需要证明这个序列是合法的,即它可以通过删数得到。假设原来的序列是 $a_1,a_2,\dots,a_n$。对于每个 $b_i$,我们可以在原来的序列中找到一个最高位最小的数 $a_j$,满足 $j$ 是尽可能小的满足 $a_j=b_i$ 的下标。由于 $b_i$ 是 $a_j$ 的最高位,因此在 $j$ 之前所有数都为 $0$ 或者与 $b_i$ 相等。因此我们可以将 $a_j$ 删去,并将剩余的数字重新组成一个新的序列。重复这个过程直到所有的 $b_i$ 都被处理完毕。
对于最优性,假设我们按照上述策略进行删数,得到了一个序列 $b_1,b_2,\dots,b_m$。我们需要证明这个序列是最优的,即不存在另外一种删数方案得到的序列比它更小。假设另外一种方案得到的序列为 $c_1,c_2,\dots,c_m$。由于我们按照最高位最小的原则进行选择,因此对于任意 $i$,都有 $b_i \leq c_i$。因此序列 $b_1,b_2,\dots,b_m$ 要么与序列 $c_1,c_2,\dots,c_m$ 相等,要么比它更小。
综上所述,我们证明了贪心算法是正确的,并且可以得到一个最优解。
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