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使用贪心近似、舍入法和暴力法求解集合覆盖问题

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HuiyanWen/Set_covering_problem

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求解集合覆盖问题

子集生成算法

贪心近似求解

算法Greedy_cover(X, F)
输入 : 有限集X, X的子集合族F, X=∪S∈F S,|X|=|F|
输出 : C⊆F,满足X=∪S∈F S且C是满足X=∪S∈F S的最小集族,即|C|最小
1:  U←X
2:  C←θ
3:   While   U≠θ   Do
4:      贪心选择能覆盖最多U元素的子集S
5:      U←U-S
6:      C←C∪{S}
7:   Return C

在数据集元素个数等于500时,我们采用贪心求解方法,得到了图2所示结果。可以看到,每一步贪心搜索所新增的元素都有打印。最终需要的子集个数为69个,“C:”处输出的是S中的第多少个子集。最后我们进行了正确性检验,覆盖了原集合X,算法正确。

线性规划舍入法求解

线性规划舍入算法
算法Appox_Cover_VC(X, F)
输入 : 有限集X, X的子集合族F, X=∪S∈F S,|X|=|F|
输出 : C⊆F,满足X=∪S∈F S且C是满足X=∪S∈F S的最小集族,即|C|最小
1:  根据X和F的关系,构建线性规划表达式
2:  调用glpk库求解LP松弛问题的最优解x
3:   For   S∈F   Do
4:      If xs≥1/f   then   C←C∪{S}
5:   Return C

精确解

在上面线性规划问题的基础上,将其改造为整数规划问题,限定xs的值为0或1,可得到精确解。

三种方法对比

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使用贪心近似、舍入法和暴力法求解集合覆盖问题

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