1、算法設計與分析課程綜合設計性實驗要求、實驗對象：必修或選修算法設計與分析課程的同學。二、截至時間：2013-12-08之前，由學委統一收了并對文件名命名整理，后打包用郵件來交。三、實驗內容:0-1背包問題是一例典型的組合優化的NP完全問題。問題可以描述為：給定一組共n個物品，每種 物品都有自己的重量wi, i=1n和價值vi, i=1n，在限定的總重量（背包的容量C）內，如何選擇才能使得 選擇物品的總價值之和最高。選擇最優的物品子集放置于給定背包中，最優子集對應n元解向量（x1,.xn）, xie 0或1，因此命名為0-1背包問題。0-1背包問題是許多問題的原型，但它又是一個NP完全問題。此實

2、驗主要研究和實現n（0=n=200） 和C（C=2000, C為整數）都較大的情形，隨機產生n個物品的重量向量wi（1=wi=100, wi為整數）和價值向 量 vi （1=vi=100, vi 為整數）。0-1背包問題可以用許多方法來求解，有些算法可以得到問題的精確最優解，有些僅能獲得一個近似 最優解。本綜合設計性實驗要求用3種以上的方法求解0-1背包問題，獲得精確最優解或近似最優解皆可， 并對所采用的多種算法從運行時間、尋找是否為最優解、能夠求解的問題規模等方面進行對比和分析。本 課程講述的所有算法思想都可以用來求解此問題，甚至本課程未涉及的許多算法也非常適合于求解此問 題，學生可以先嘗試

3、先用本課程已介紹的算法來實現和分析，學有余力或興趣驅動下可以尋找一些智能算 法的資料來試一試。涉及的方法可以有：蠻力求解、遞歸求解、動態規劃求解、貪心求解、回溯法求解、 廣度優先的分支限界法求解，優先隊列的啟發式分支限界法、遺傳算法、模擬退火算法、蟻群算法、粒子 群算法等。為方便這種大規模輸入數據的調試，采用文件輸入，標準輸出（文件輸出當然也可）的形式。數據輸入的 格式如下：每組測試數據包含n+1行，第1行為C和n，表示背包容量為C且有n個物品，接下來n行是這n 個物品的重量wi和價值vi。背包容量和物品重量都為整數。n, C , wi, vi范圍如上所述。輸出n+1行。第1行為所選物品的最大

4、價值之和，接下來n行為裝入背包的物品所對應的n元最優解向量 （x1,.xn）, xie0或1，但每行以i xi形式輸出。提供一個參考的測試數據“0-1背包問題測試數據（提供參考）.xls”）給大家，此數據僅用參考，你也可自 擬測試數據，對有些復雜度較高的算法可能算不到參考數據中的最大規模的數據（或算的時間過長），但能算到 多大要測試一下你的算法。四、實驗形式:不超過3人（小組成員人數W3人）形成一組，自由組合，若湊不夠人數就2人或單人也可。一組只交一 份報告，報告封面上需將小組所有成員的姓名和學號填入，在報告中開始部分說明小組成員的分工。先透徹理 解實驗內容，然后思考算法及實現框架，并編程調試

5、測試通過，最后執筆完成綜合設計性實驗的實驗報告。綜合設計性實驗報告以“電子版”的形式上交，以班級為單位收集好，由每個班學習委員統一收齊電子版 并將全班電子作業打包，郵件發至： HYPERLINK mailto:lucyzhengchan lucyzhengchan。因人數太多了，最好不要每人單獨交郵件!各班學委收集每個小組的文件（包含實驗報告+源程序）時，注意以小組全部成員的學號和姓名來命名文件名。如：文件命名： “201030720509 何 XX201030720514 林 YY201030720526 葉 ZZ 實驗報告.doc”目錄命名： “201030720509 何 XX20103

6、0720514 林 YY201030720526 葉 ZZ 源程序”綜合設計性實驗報告須有統一封面，封面設計如后頁所附。將提供給學生的封面貼于報告的首頁。五、綜合設計性實驗評分標準：綜合性實驗評分從以下11個方面給分，每個方面根據完成情況分為4個等級，每個方面在總分中的比重見 下表。總分根據A-90、B-80、C-70、D-60，再乘以比重，相加之和得到，其余未列情況酌情增減幾分。項目/分數ABCD比重能夠實現實驗要求的功能35%算法描述清晰10%算法有新意5%程序運行通過10%算法思想與程序設計參數等說明5%遇到的困難部分是否流暢解決5%對每種算法的分析10%對多種算法的對比5%報告的整體結

7、構5%報告有總結和體會5%按期上交報告的文檔資料及附源程序5%六、綜合性設計性實驗報告書寫要求：實驗框架性題目：0-1背包問題的多種算法設計與分析實驗報告應該包含如下幾個方面內容：（1）報告封面（2）實驗內容和要求（3）多種算法詳細設計（4）多種算法調試和測試（5）多種算法對比（6）附錄多種算法實現清單下面對報告的這幾方面內容具體說明一下：封面：采用給大家提供的封面模板，附于綜合實驗報告首頁。首頁的“教師評語”和“成績欄”請勿填寫（由教師批閱后填寫），其他內容學生填充完整。實驗內容和要求：簡明扼要說明實驗的題目、要求完成的任務、輸入輸出。多種算法詳細設計：說明用到的算法偽代碼、數據類型的定義、

8、主程序及其模塊之間的層次（調用）關系 等、并對算法進行簡略分析多種算法調試和測試：調試過程中遇到的問題是如何解決的？算法的時空分析和是否有改進的設想？測試用例選擇是否得當？舉幾個自擬的有代表性的測試實例。調試的經驗和體會。多種算法對比：你所采用的多種算法從運行時間、尋找是否為最優解、能夠求解的問題規模等方面進 行列表對比和分析(列表對比或列圖對比都可)。算法運行時間的統計，可以在你程序的開頭和結束分別獲取時間(精確到ms或us級)，然后相減。#include “stdio.h”#include “stdlib.h”#include “time.h”4.int main()(clock_t st

9、art, finish; /*精確到 ms(毫秒)級的時間*/double duration;/*測量一個事件持續的時間*/start = clock();finish = clock();duration = (double)(finish- start)/ CLOCKS_PER_SEC;printf( %f secondsn, duration ); /*此 duration 單位為秒*/)#include “stdio.h”#include “stdlib.h”#include 4.int main()(struct timeval start, finish; /*精確到 us(微秒)

10、級的時間*/long duration; /*測量一個事件持續的時間*/gettimeofday(&start, NULL);gettimeofday(&finish, NULL);duration = (finish.tv_sec - start.tv_sec) * 1000000; /*秒轉化成微秒*/duration += finish.tv_usec - start.tv_usec;/*加上微秒數*/printf( %d usn, duration); /*此 duration 單位為微秒*/)附錄多種算法實現清單：帶注釋和功能模塊說明的源程序清單(若程序短，可以附報告中，也可不附。但

11、 源程序都得另交一個或多個完整的文件)。華南農業大學算法設計與分析課程綜合性實驗實驗起止日期：20132014學年第一學期系別班 級學號（最多三名）姓 名（最多三名）實驗題目0-1背包問題的多種算法設計與分析 口設計性綜合性學生 自我 評價小組 成員 分工 說明教師評語（此欄為“教師評閱的評語”，請學生不要填寫！） 能夠實現實驗要求的功能A全部口：8大部分C部分口。無算法描述清晰A很清晰口：8好口C 一般口。雜亂算法有新意A很有亮點口：8有點新意C 一般口。無新意程序運行通過A有完整測試B有通過口C未提及 口。無通過算法思想與程序設計參數等說明A完善B簡單提及C僅功能口。缺遇到的困難部分是否流暢解決A完美解決 B嘗試但效果不佳C提及但未解決 口。缺對每種算法的分析A分析詳盡B簡單