《演算法設計與分析》 電路佈線隨筆

2021-09-24 23:17:13 字數 1709 閱讀 3933

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1、問題描述:

在一塊電路板的上、下兩端分別有n個接線柱。根據電路設計,要求用導線(i,π(i)) 將上端接線柱i與下端接線柱π(i)相連,如下圖。其中,π(i),1≤ i ≤n,是{1,2,…,n}的乙個排列。導線(i, π(i))稱為該電路板上的第i條連線。對於任何1 ≤ i ≤ j ≤n,第i條連線和第j條連線相交的充要條件是π(i)> π(j).

π(i)={8,7,4,2,5,1,9,3,10,6}

在製作電路板時,要求將這n條連線分布到若干絕緣層上。在同一層上的連線不相交。電路佈線問題要確定將哪些連線安排在第一層上,使得該層上有盡可能多的連線。換句話說,該問題要求確定導線集nets = {i,π(i),1 ≤ i ≤ n}的最大不相交子集。    

2、最優子結構性質:

記n(i,j) = . n(i,j)的最大不相交子集為mns(i,j)size(i,j)=|mns(i,j)|。

(1)當i = 1時

(2)當i >1時

① j <π(i)。此時,(i,π(i)) 不屬於n(i,j)。故在這種情況下,n(i,j) = n(i-1,j),從而size(i,j)=size(i-1,j)。

② j ≥π(i)。此時,若(i, π(i))∈mns(i,j),則對任意(t, π(t))∈mns(i,j)有t < i且π(t)< π(i);否則,(t, π(t))與(i, π(i))相交。在這種情況下mns(i,j)-是n(i-1, π(i)-1)的最大不相交子集。否則,子集mns(i-1, π(i)-1)∪包含於n(i,j)是比mns(i,j)更大的n(i,j)的不相交子集。這與mns(i,j)的定義相矛盾。

若(i, π(i))不屬於mns(i,j),則對任意(t, π(t))∈mns(i,j),有t另一方面,mns(i-1,j)包含於n(i,j),故又有size(i,j) ≥size(i-1,j),從而size(i,j)= size(i-1,j)。

3、遞推關係

電路佈線問題的最優值為size(n,n)。由該問題的最優子結構性質可知,子問題最優值的遞迴關係如下:

自底向上,先算上排接線柱只有1個,2個的最優佈線,然後求上排接線柱有多個的最優佈線。具體**如下:

//3d8 動態規劃 電路佈線問題

#include "stdafx.h"

#include

using namespace std; 

const int n = 10;

void mns(int c,int n,int **size);

void traceback(int c,int **size,int n,int net,int& m);

int main()

;//下標從1開始

int **size = new int *[n+1];

for(int i=0; i<=n; i++)

mns(c,n,size);

cout<<"電路佈線最大不相交連線數目為:"<=0; i--)

}size[n][n]=max(size[n-1][n],size[n-1][c[n]-1]+1);

}void traceback(int c,int **size,int n,int net,int& m)

}if(j>=c[1])//處理i=1的情形

}演算法mns時間和空間複雜度為o(n^2)。traceback時間複雜度為o(n)。程式執行結果如下:

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