集合覆盖问题(贪婪算法+分层)

问题描述:集合覆盖问题(贪婪算法+分层)

首先,举一个实例:

若 U={1,2,3,4,5},则S={{1,2,3},{2,4},{3,4},{4,5}}

显然,为了覆盖整个U集合,S的最小子集族为{{1,2,3},{4,5}}

(1)贪婪算法

集合覆盖问题(贪婪算法+分层)

该算法思想比较容易理解,我所理解的核心思想为每次都选出覆盖最多元素的集合。

关于该算法相关的引理和定理如下,具体证明参考近似算法P14-15页:

集合覆盖问题(贪婪算法+分层)

集合覆盖问题(贪婪算法+分层)(2)分层

集合覆盖问题(贪婪算法+分层)

下面我将举个图的实例来具体解释一下上图的思想:

假设一开始的图G0为

集合覆盖问题(贪婪算法+分层)

清除孤立点,将他们添加到集合Di后,得到:

集合覆盖问题(贪婪算法+分层)

计算出c_min=1/4,从图中剥离出基于c_min倍度数的权重的子图

对于c=c_min的顶点,将其添加到集合Wi

集合覆盖问题(贪婪算法+分层)

没有孤立点可以去除,则继续计算出c_min=1/8,从图中剥离出基于c_min倍度数权重的子图

集合覆盖问题(贪婪算法+分层)

现在只剩下孤立点,去除后程序运行完毕,下面是最终生成的覆盖集合

集合覆盖问题(贪婪算法+分层)

到此为止,可以看出分层的思想类似于递归和迭代,一步一步将问题分层来解决。

关于该算法相关的引理和定理如下,具体证明参考近似算法P15-17页:

集合覆盖问题(贪婪算法+分层)

集合覆盖问题(贪婪算法+分层)