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C++实现简单贪心算法 _ 区间调度问题与最优解法【源码】

风杰酱_1106

风杰酱_1106

发布时间:2026-04-11 21:03:15

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来源于php中文网

原创

按结束时间升序排序才能得到最优解,因为早结束的区间为后续留出更多选择空间,数学上可证该贪心策略不劣于任意最优解;按开始时间排序或不排序会导致局部最优却全局次优。

c++实现简单贪心算法 _ 区间调度问题与最优解法【源码】

为什么按结束时间排序才能得到最优解

区间调度问题里,贪心策略的核心不是“选最长的”或“选最早的”,而是按结束时间升序排序后每次选当前可选中结束最早的区间。这是因为早结束给后续留出更多空间,数学上能证明该策略不会比任意最优解差——任何其他选择都可以被替换成这个更早结束的而不减少总数。

常见错误是按开始时间排序,结果可能卡死在某个长区间上,后面一堆短区间全被排除;或者不排序直接遍历,完全失去贪心前提。

  • 必须用 std::sort 配合自定义比较函数,不能只靠 std::vector::sort 默认行为
  • 比较函数要写成 [&](const auto& a, const auto& b) { return a[1] ,索引 <code>1 是结束时间(假设每个区间是 {start, end})
  • 如果输入含闭区间且端点重叠(如 [1,3] 和 [3,5]),需明确是否允许相接:允许就用 last_end ,否则用 <code>last_end

如何用 vector> 存储并避免越界访问

用 std::vector<:pair int>></:pair> 存区间最直观,first 是开始,second 是结束。但注意:C++ 中 pair 的成员名固定,别写成 .start 或 .end——那会编译失败。

实际编码时容易在循环中多取一个元素,比如用 i 却在循环体里访问 <code>intervals[i+1],导致越界。安全做法是初始化 count = 1、last_end = intervals[0].second,然后从 i = 1 开始遍历。

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  • 声明时写 vector<pair int>> intervals;</pair>,读入后立刻检查 if (intervals.empty()) return 0;
  • 排序前确认每个 pair 满足 a.first ,否则 <code>sort 后逻辑错乱
  • 不要用 auto& p : intervals 范围 for 做贪心选择——你得跳过不满足条件的,无法用简单遍历替代索引控制

完整可运行代码的关键三步

一个能直接编译运行的最小实现,核心就三步:输入解析 → 排序 → 贪心扫描。没有类封装、不引入额外结构,适合调试和验证逻辑。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;

int main() {
    int n; cin >> n;
    vector<pair<int, int>> intervals;
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        int s, e; cin >> s >> e;
        intervals.emplace_back(s, e);
    }
    if (intervals.empty()) { cout << 0 << endl; return 0; }

    sort(intervals.begin(), intervals.end(), [](const auto& a, const auto& b) {
        return a.second < b.second;
    });

    int count = 1;
    int last_end = intervals[0].second;
    for (int i = 1; i < intervals.size(); ++i) {
        if (intervals[i].first >= last_end) { // 允许端点相接用 >=,严格不交用 >
            ++count;
            last_end = intervals[i].second;
        }
    }
    cout << count << endl;
}

注意 intervals[i].first >= last_end 这行:很多题要求“不重叠”,但数学定义中 [1,3] 和 [3,5] 是 disjoint 的,是否接受取决于题目描述——漏看这点会导致样例通过但评测 WA。

扩展到带权重的加权区间调度怎么办

原题是“最多选几个”,属于无权版本;一旦每个区间带权重(如价值、优先级),贪心失效,必须转为动态规划。此时 sort 仍按结束时间,但状态转移变成:对每个区间 i,找最后一个满足 end[j] < start[i] 的 j,然后 dp[i] = max(dp[i-1], dp[j] + weight[i])。

这里最容易忽略的是查找 j 的效率——暴力扫是 O(n²),用 upper_bound 配合预存的结束时间数组可压到 O(n log n)。但前提是结束时间数组已排序(恰好就是我们排好的),所以别在 DP 里再排一遍。

  • 别试图用贪心“加个权重修正”来应付加权版——不存在通用修正公式
  • std::upper_bound 查的是第一个 > target 的位置,要找 ≤ target 的最后一个,得用 std::prev(upper_bound(...))
  • DP 数组长度必须是 n+1,留出 dp[0] = 0 边界,否则 j = -1 时难处理
贪心成立的前提非常具体:目标函数是计数型、约束是区间不交、收益无差异。换掉其中任一条件,就得重新评估策略。实际写题时,先盯死题目问的是“最多几个”还是“最大总权重”,这决定你是写 5 行还是 20 行。

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