기술나눔

그리디 알고리즘을 활용한 학생 현황 관리 시스템을 예로 들어보겠습니다.

2024-07-12

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1.그리디 알고리즘소개하다

1. 알고리즘 아이디어

그리디 알고리즘의 기본 아이디어는 문제에 대한 초기 솔루션부터 시작하여 단계별로 진행하는 것입니다. 최적화 측정에 따라 각 단계는 로컬 최적 솔루션을 얻을 수 있는지 확인해야 합니다. 각 단계마다 하나의 데이터만 고려되며, 선택은 로컬 최적화 조건을 충족해야 합니다. 다음 데이터와 부분 최적해가 서로 연결되어 더 이상 실행 가능한 해가 아닌 경우 모든 데이터가 열거되거나 알고리즘을 더 이상 추가할 수 없어 알고리즘이 중지될 때까지 데이터가 부분 해에 추가되지 않습니다.

그리디 알고리즘은 일반적으로 다음과 같이 진행됩니다.

①설립수학적 모델문제를 설명합니다.

② 해결해야 할 문제를 여러 개의 하위 문제로 나누어 보세요.

③ 각 하위 문제를 해결하고 해당 하위 문제의 국소 최적해를 구합니다.

④ 하위 문제의 국소 최적해를 원래 문제의 해로 결합합니다.

그리디 알고리즘은 특정 최적 솔루션 문제에 대한 더 간단하고 빠른 설계 기술입니다. 그리디 알고리즘의 특징은 단계별로 진행되며, 가능한 모든 상황을 고려하지 않고 현재 상황과 최적화 척도를 기반으로 최적의 선택을 하는 경우가 많기 때문에 최적의 솔루션을 찾기 위해 모든 가능성을 소진할 필요가 없다는 것입니다. 많은 시간이 소요되었습니다.그리디 알고리즘은위에서 아래로 , 반복적인 방법으로 연속적인 탐욕스러운 선택을 합니다. 탐욕스러운 선택이 이루어질 때마다 원하는 문제는 탐욕스러운 선택의 각 단계를 통해 더 작은 하위 문제로 단순화되어 문제에 대한 최적의 솔루션을 얻을 수 있습니다. 각 단계에서 로컬 최적 솔루션을 얻을 수 있는지 확인해야 하지만 결과적인 전역 솔루션이 반드시 최적이 아닐 수도 있으므로 그리디 알고리즘은 역추적을 수행하지 않습니다[2].

2. 코드 소개

  1.  
  2.     /**
  3.      * 为指定学生推荐最合适的课程。
  4.      * @param scanner 用于接收用户输入的Scanner对象。
  5.      * @param studentService 用于获取学生信息的服务。
  6.      * @param courseService 用于获取课程列表的服务。
  7.      */
  8.     public static void recommendBestCourse(Scanner scanner, StudentService studentService, CourseService courseService) {
  9.         // 提示用户输入学生ID并接收输入
  10.         System.out.print("输入学生ID：");
  11.         int studentID = scanner.nextInt();
  12.         scanner.nextLine(); // 消耗换行符
  13.  
  14.         // 根据学生ID获取学生信息，如果学生不存在则返回
  15.         Student student = studentService.getStudentById(studentID);
  16.         if (student == null) {
  17.             System.out.println("未找到该学生。");
  18.             return;
  19.         }
  20.  
  21.         // 获取所有课程的列表，如果没有课程信息则返回
  22.         List<Course> courses = courseService.listAllCourses();
  23.         if (courses.isEmpty()) {
  24.             System.out.println("当前没有课程信息。");
  25.             return;
  26.         }
  27.  
  28.         // 使用贪心算法推荐最合适的课程
  29.         Course bestCourse = findBestCourse(student, courses);
  30.         if (bestCourse != null) {
  31.             // 如果找到最佳课程，打印课程信息
  32.             System.out.println("推荐的最合适课程是：" + bestCourse.getCourseName());
  33.             System.out.println("课程ID: " + bestCourse.getCourseID());
  34.             System.out.println("学分: " + bestCourse.getCreditHours());
  35.         } else {
  36.             System.out.println("没有找到合适的课程。");
  37.         }
  38.     }
  39.  
  40.     /**
  41.      * 使用贪心算法找到最合适的课程。
  42.      * @param student 需要推荐课程的学生。
  43.      * @param courses 可供选择的所有课程列表。
  44.      * @return 最佳课程对象。
  45.      */
  46.     private static Course findBestCourse(Student student, List<Course> courses) {
  47.         Course bestCourse = null; // 用于存储当前找到的最佳课程
  48.         int maxScore = Integer.MIN_VALUE; // 用于存储当前最高分数
  49.  
  50.         // 遍历所有课程
  51.         for (Course course : courses) {
  52.             // 计算每个课程的得分
  53.             int score = calculateCourseScore(student, course);
  54.             // 如果当前课程的得分高于已知最高分数，则更新最佳课程和最高分数
  55.             if (score > maxScore) {
  56.                 maxScore = score;
  57.                 bestCourse = course;
  58.             }
  59.         }
  60.  
  61.         // 返回得分最高的课程作为最佳课程推荐
  62.         return bestCourse;
  63.     }
  64.  
  65.     /**
  66.      * 计算单个课程的得分，用于评估课程的适宜性。
  67.      * @param student 学生对象。
  68.      * @param course 课程对象。
  69.      * @return 计算得到的课程得分。
  70.      */
  71.     private static int calculateCourseScore(Student student, Course course) {
  72.         int score = 0; // 初始化得分
  73.  
  74.         // 学分越高，得分越高，这里假设每1学分得10分
  75.         score += course.getCreditHours() * 10;
  76.  
  77.         // 如果学生未修过该课程，额外加分，这里假设额外加50分
  78.         List<Grade> grades = student.getGrades(new GradeService()); // 获取学生已修课程的列表
  79.         boolean isTaken = grades.stream().anyMatch(grade -> grade.getCourseID() == course.getCourseID());
  80.         if (!isTaken) {
  81.             score += 50;
  82.         }
  83.  
  84.         // 返回计算得到的得分
  85.         return score;
  86.     }

3. 그리디 알고리즘을 사용해 특정 학생에게 가장 적합한 강좌를 추천합니다.

1. 방법 정의:
- `recommendBestCourse`는 사용자 입력을 위한 `Scanner` 객체와 학생 및 강좌 정보를 얻기 위한 `StudentService` 및 `CourseService` 서비스 레이어 객체를 수신하는 정적 메소드입니다.

2. 사용자 입력 처리:
- 프로그램은 먼저 사용자에게 학생 ID를 입력하라는 메시지를 표시한 다음 `Scanner` 개체를 사용하여 이 입력 값을 읽습니다.

3. 학생정보 취득 :
- `studentService.getStudentById(studentID)` 메소드를 이용하여 학생ID 기반의 학생정보를 얻을 수 있습니다. 학생이 존재하지 않으면 프롬프트 메시지를 인쇄하고 메소드 실행을 종료합니다.

4. 강좌 목록 받기:
- `courseService.listAllCourses()`를 호출하여 사용 가능한 모든 강좌 목록을 가져옵니다. 강좌 정보가 없을 경우 프롬프트 정보도 함께 출력되며 메소드 실행이 종료됩니다.

5. 추천 논리:
- 그리디 알고리즘을 사용하여 `findBestCourse` 메소드를 호출하여 학생들에게 가장 적합한 강좌를 추천합니다.

6. 그리디 알고리즘 구현:
- `findBestCourse` 메소드는 모든 강좌를 반복하고 `calculateCourseScore` 메소드를 통해 각 강좌의 점수를 계산합니다. 가장 높은 점수를 받은 강좌가 베스트 추천 강좌로 선정됩니다.

7. 점수 계산:
- `calculateCourseScore` 메소드는 과목 점수 계산 논리를 정의합니다. 이 예에서 점수는 과목의 학점 수와 학생이 과목을 수강했는지 여부라는 두 가지 요소를 기반으로 합니다. 학점이 많을수록 점수가 높아지며, 학생이 해당 과목을 수강하지 않은 경우 추가 점수가 부여됩니다.

8. 권장 결과 출력:
- 최적의 교과목을 찾았다면 교과목명, 교과목번호, 학점정보를 출력한다. 적합한 코스가 없으면 해당 프롬프트 메시지를 인쇄하십시오.

개인 프로필

그는 30년 이상 기술 연구에 전념해 왔으며, java, linux, javascript, php, css 등 다양한 언어에 능숙하며, 오픈 소스 분야에 많은 공헌을 했습니다. 나중에 참조할 수 있도록 기술 개발의 일부 문제를 공유하는 개발자 문서 스테이션입니다.

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