写出解决如下问题的C++代码:分支限界法解决子集和数的问题 已知n+1个正数:w i (1<=i<=n)和M,要求找出{w i }的所有子集使得子集中元素之和等于M。解采用可变长的k-元组(x 1 ,...,x k ) 表达,其中:x i ∈{1, ..n},表示被选中的数值w的下标,1<=i<=k。隐式约束条件是选中的数值和数为M,x i 相互不同,且按取值从小到大顺序排列。 要求利用FIFO分支限界方法解决子集和数问题。 输入格式: 第一行为一个不超过200的正整数n,表示总集规模; 第二行是正整数M,表示子集的和数; 第三行是总集中n个正整数,中间用空格隔开。 输出格式: 如果有答案,则输出所有满足条件的子集(用可变长度数组表示符合条件的一个子集,子集中元素表示被选中的数值的下标); 如果没有答案,则输出“no solution!”。
时间: 2024-03-19 19:46:28 浏览: 213
用C/C++编写的子集和数问题
5星 · 资源好评率100%
以下是使用FIFO分支限界法解决子集和数问题的C++代码:
```c++
#include <iostream>
#include <vector>
#include <queue>
#include <algorithm>
using namespace std;
const int MAXN = 200;
struct Node {
int level; // 当前节点所在的层数(即选取的元素个数)
int sum; // 当前节点的元素之和
vector<int> choice; // 当前节点的可行解(即选取的元素下标)
vector<int> nums; // 剩余可选元素的下标
bool operator<(const Node &rhs) const {
return sum < rhs.sum; // 用于FIFO分支限界法中的优先队列排序
}
};
int n, m, w[MAXN + 1];
bool visit[MAXN + 1][MAXN * MAXN + 1]; // visit[i][j] 表示选取前 i 个元素,元素之和为 j 是否已经访问过
queue<Node> q;
void printSolution(const vector<int> &choice) {
cout << "{";
for (int i = 0; i < choice.size(); ++i) {
cout << w[choice[i]];
if (i < choice.size() - 1) cout << ", ";
}
cout << "}" << endl;
}
void bfs() {
Node node = {0, 0, {}, vector<int>(n)};
for (int i = 1; i <= n; ++i) node.nums[i - 1] = i;
sort(node.nums.begin(), node.nums.end()); // 初始化可选元素下标为从小到大排序
q.push(node);
while (!q.empty()) {
node = q.front(); q.pop();
if (node.sum == m) { // 找到一个可行解
printSolution(node.choice);
continue;
}
if (node.level == n) continue; // 所有元素都选完了,无法再扩展节点
int i = node.nums[0];
Node left = node, right = node;
left.level = right.level = node.level + 1;
left.sum += w[i];
left.choice.push_back(i);
left.nums.erase(left.nums.begin()); // 选取第 i 个元素
if (!visit[left.level][left.sum]) { // 判断节点是否已经访问过
visit[left.level][left.sum] = true;
q.push(left); // 将左节点插入队列
}
right.nums.erase(right.nums.begin()); // 不选取第 i 个元素
if (!visit[right.level][right.sum]) { // 判断节点是否已经访问过
visit[right.level][right.sum] = true;
q.push(right); // 将右节点插入队列
}
}
}
int main() {
cin >> n >> m;
for (int i = 1; i <= n; ++i) cin >> w[i];
bfs();
if (q.empty()) cout << "no solution!" << endl;
return 0;
}
```
时间复杂度为$O(2^n)$,其中$n$为总集规模,因为最坏情况下需要枚举所有可能的子集。在实际应用中,可以根据实际情况进行剪枝优化以提高效率。
阅读全文