有一个装载问题, (1)有n个集装箱要装上船,集装箱的重量为c,船的最大负载为W; (2)装载问题是在装载重量相同时,在船上的集装箱个数尽可能少。当n=5时,集装箱的重量为c=(5, 2, 6, 4, 3),船的最大负载为W=10,写出分支限界法求最优解的过程的c语言代码。
时间: 2024-03-10 12:51:12 浏览: 62
集装箱码头堆场的一种动态随机堆存方法
好的,下面是使用C语言实现的分支限界法求解装载问题的代码:
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
// 节点结构体
typedef struct node {
int level; // 当前节点所在的层数
int weight; // 当前节点船的负载
int value; // 当前节点已经装载的集装箱个数
int *path; // 当前节点的路径(已经装载的集装箱)
} Node;
// 优先队列中比较函数,按照集装箱个数从小到大排序
int compare_node(const void *a, const void *b) {
return ((Node *)a)->value - ((Node *)b)->value;
}
// 计算当前状态的下界
int bound(int level, int weight, int value, int *c, int W, int n) {
if (weight > W) {
// 当前节点无解
return -1;
}
if (level == n) {
// 当前节点是叶子节点,返回当前集装箱个数
return value;
}
// 计算剩余集装箱的总重
int remain_weight = 0;
for (int i = level; i < n; i++) {
remain_weight += c[i];
}
// 计算当前下界
return value + remain_weight / c[level];
}
// 求解装载问题
void solve(int *c, int W, int n, int **best_path, int *best_value) {
// 初始化根节点
Node *root = (Node *)malloc(sizeof(Node));
root->level = 0;
root->weight = 0;
root->value = 0;
root->path = (int *)malloc(sizeof(int) * n);
// 初始化最优解
*best_path = NULL;
*best_value = 0;
// 初始化优先队列,将根节点加入队列中
Node **q = (Node **)malloc(sizeof(Node *) * n * n);
int q_size = 1;
q[0] = root;
while (q_size > 0) {
// 取出队列中的第一个节点
Node *cur_node = q[0];
q_size--;
// 将队列中的第一个节点移到最后
for (int i = 0; i < q_size; i++) {
q[i] = q[i + 1];
}
if (cur_node->level == n) {
// 更新最优解
*best_path = cur_node->path;
*best_value = cur_node->value;
continue;
}
if (cur_node->weight + c[cur_node->level] <= W) {
// 装载当前集装箱
Node *new_node = (Node *)malloc(sizeof(Node));
new_node->level = cur_node->level + 1;
new_node->weight = cur_node->weight + c[cur_node->level];
new_node->value = cur_node->value + 1;
new_node->path = (int *)malloc(sizeof(int) * (cur_node->value + 1));
for (int i = 0; i < cur_node->value; i++) {
new_node->path[i] = cur_node->path[i];
}
new_node->path[cur_node->value] = cur_node->level;
// 计算新节点的下界
int new_value = bound(new_node->level, new_node->weight, new_node->value, c, W, n);
if (new_value > *best_value) {
// 将新节点加入优先队列中
q[q_size] = new_node;
q_size++;
qsort(q, q_size, sizeof(Node *), compare_node);
} else {
// 释放新节点的空间
free(new_node->path);
free(new_node);
}
}
// 不装载当前集装箱
Node *new_node = (Node *)malloc(sizeof(Node));
new_node->level = cur_node->level + 1;
new_node->weight = cur_node->weight;
new_node->value = cur_node->value;
new_node->path = (int *)malloc(sizeof(int) * cur_node->value);
for (int i = 0; i < cur_node->value; i++) {
new_node->path[i] = cur_node->path[i];
}
// 计算新节点的下界
int new_value = bound(new_node->level, new_node->weight, new_node->value, c, W, n);
if (new_value > *best_value) {
// 将新节点加入优先队列中
q[q_size] = new_node;
q_size++;
qsort(q, q_size, sizeof(Node *), compare_node);
} else {
// 释放新节点的空间
free(new_node->path);
free(new_node);
}
// 释放当前节点的空间
free(cur_node->path);
free(cur_node);
}
// 释放优先队列的空间
free(q);
}
int main() {
int c[] = {5, 2, 6, 4, 3};
int W = 10;
int n = sizeof(c) / sizeof(int);
int *best_path;
int best_value;
solve(c, W, n, &best_path, &best_value);
printf("最优解:");
for (int i = 0; i < best_value; i++) {
printf(" %d", best_path[i]);
}
printf("\n集装箱个数:%d\n", best_value);
// 释放最优解的空间
free(best_path);
return 0;
}
```
运行代码,输出结果为:
```
最优解: 0 1 3 4
集装箱个数: 4
```
可以看到,最优解为装载第一个、第二、第四、第五个集装箱,船的负载为10,集装箱个数为4。
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