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最少硬币问题

2014年02月11日 ⁄ 综合 ⁄ 共 1563字 ⁄ 字号 评论关闭

问题描述:

设有n 种不同面值的硬币,各硬币的面值存于数组T[1:n]中。现要用这些面值的硬币来找钱。可以使用的各种面值的硬币个数存于数组Coins[1:n]中。对任意钱数0≤m≤20001,设计一个用最少硬币找钱m的方法。

编程任务:

对于给定的1≤n≤10,硬币面值数组T和可以使用的各种面值的硬币个数数组Coins,以及钱数m,0≤m≤20001,编程计算找钱m的最少硬币数。

数据输入:

由文件input.txt 提供输入数据,文件的第一行中只有1 个整数给出n的值,第2 行起每行2 个数,分别是T[j]和Coins[j]。最后1 行是要找的钱数m。

结果输出:
程序运行结束时,将计算出的最少硬币数输出到文件output.txt中。问题无解时输出-1。
输入文件示例 输出文件示例
input.txt 
3
1 3
2 3
5 3
18

output.txt

5


问题分析:

因为题目对每种面值的硬币数目有限制,所以不能使用贪心算法可能得不到正确的结果。此处可以采用动态规划或者深度优先搜索的方法。下面分别介绍两种方法。

1.深度优先搜索方法

对于给定的钱数m,和给定的货币种类n,第n种货币的选择有0,1,..,min{m/t[n],coins[n]}。假设第n种货币数量选定了为k,那么剩下的钱数为m-k,剩下的货币种类为n-1,此时进行递归即可。

深度优先搜索方法的时间复杂度为coins[1]*coins[1]*..*coins[n],但实际上可以再搜索过程中进行一些剪枝操作,实际上可以大大降低时间复杂度。


2.动态规划算法

设s[i][k]表示对于钱数k,选择前i种货币种类所需要的最少硬笔数,则s[i][k]=min{s[i-1][k-j*t[i]]+j},0=<j<=min{coins[i],k/t[i]},


下面给出动态规划算法的c++源码

#include<iostream>
#include<fstream>

using namespace std;
#define INF 1<<30
int minCoin(int coins[],int t[],int n,int m)
{

int i=0;
int k=0;
int j=0;
int **s=(int **)malloc(sizeof(int *)*(n+1));

for(i=0;i<=n;i++)
{
s[i]=(int *)malloc(sizeof(int)*(m+1));
//二维数组元素s[i][j]的初始值为-1,表示对于钱数j,前i种硬币不能找零
memset(s[i],-1,sizeof(int)*(m+1));
}

for(i=0;i<=n;i++)
{
//对于钱数为0,s[i][0]=0;
s[i][0]=0;
}

int min=INF;
for(i=1;i<=n;i++)
{
for(k=i;k<=m;k++)
{
for(j=0;j<=coins[i-1]&&j<=k/t[i-1];j++)
{
//如果s[i-1][k-j*t[i-1]]<0表示如果第i种货币使用j个,那么剩下的i-1种货币用来找零钱数k-j*t[i-1]不成功
if(s[i-1][k-j*t[i-1]]+j<min&&s[i-1][k-j*t[i-1]]>=0)
min=s[i-1][k-j*t[i-1]]+j;
}
if(min!=INF)
s[i][k]=min;
min=INF;
}
}

return s[n][m];
}

int main()
{
ifstream in("input.txt");
int n,m;
in>>n;
int *coins=new int[n];
int *t=new int[n];
for(int i=0;i<n;i++)
{
in>>t[i]>>coins[i];
}
in>>m;

int res=minCoin(coins,t,n,m);
cout<<res<<endl;
return 0;
}


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