0 1 揹包問題

2021-06-25 20:23:28 字數 4110 閱讀 9579

咋先不說解決這種揹包問題的方法,個人感覺應該先把產生問題的背景描述出來會比較好一點,如下:

1,問題描述

有n件物品和乙個容量為v的揹包。第i件物品的重量是c[i],價值是w[i]。求解將哪些物品裝入揹包可使這些物品的重量總和不超過揹包容量,且價值總和最大。,

2,具體例項:

現有乙個容量為10kg的揹包,還有5件不同質量和**的物品,現在讓你,把這些物品有選擇性的放到揹包裡面,使得揹包的價值最大且揹包裡物品的重量不能超過揹包的最大容量。5件物品的重量分別為與之對應的質量分別為對應的**為。

問題特點:

每種物品僅有一件,可以選擇放或不放。

解決問題思路:

我把揹包容量從0列舉到10,因為揹包容量太大,所以求解很複雜。故此,我就分別求,看揹包容量分別為0,1,2,3....10時,怎樣放物品能使不同容量的揹包價值最大。放物品的時候也是乙個乙個的放,至於是否放得進去,看如下例子:

(想了好久也不知道該怎麼敘述,這裡我就直接舉例說明,看我**能不能看懂,要是他能看懂的話我,相信你們就能看懂)

現在,我準備把物品a往揹包裡面放,容易看出,揹包容量為0和1時,物品a是放不進去的,所以價值為0,當揹包容量為2,3,4....10時可以放進去,且與之對應的價值都是6,這應該好理解吧,就是說,揹包容量為2時,把a放進去,揹包滿了,價值為6,容量為3時,a放進去時,揹包沒滿,但價值還是6,以此類推後面的容量對應的價值都是6。如圖,

現在,在以上操作的基礎上(物品a放入相應容量的揹包中使得揹包的價值最大)再把物品b放入相應容量的揹包中,由於b的重量為也是2,所以揹包容量為0和1時不能放b,所以對應的價值,應該是上一次(放入a)時的最大價值,結果還是0,然後容量為2時,做出判斷,如果放入b,揹包滿了不能放a了,價值是3,如果不放b,那麼價值就是a的價值6,很顯然6大於3   所以這兒應該放a,然後一直往後放,容量為4時,可以把a和b都放進去,價值為9,以後容量為5,6,7,8,9,10價值都是9  如下圖

好了,現在可以把c也放進去了如圖

最後把d和e也放進去

至此,所有的物品都已有選擇性的放進去了,但是你還不知道到底哪個是真的放進去了,哪個沒放進

不過,最大值可以看出來,就是15

找出最優解:

判斷放進去的物品:

我們從最大值開始判斷,揹包容量為10時,(有選擇性的放或不放e後)價值最大為15,(有選擇性的放d或不放d後)價值最大為14,這就說明了乙個問題,要是沒有放e,那麼最大價值應該是14,所以確定e肯定放進去了。

然後判斷d是否放入了揹包,判斷d時,先把e的重量減掉(因為e已經確定放進去了,所以接下來判斷的就是剩餘揹包容量中是否放入了d),10-4=6,看揹包容量為6時的情況,有圖可以看出,對d沒有進行任何操作時的價值為9(看c行,容量為6的那個價值),然後對d進行 」有選擇性的放或不放「 的操作後,價值還是9,那說明d肯定沒放,

對c判斷,同樣的,先算出剩餘揹包容量,由於已近確定放e,沒放d,所以剩餘揹包容量為10-4=6,有圖可知,

對c沒有進行任何操作時的價值為9(看b行,容量為6的那個價值),然後對c進行 」有選擇性的放或不放「 的操作後,價值還是9,那說明c肯定沒放,

對b判斷,以上可知,c,d都沒放,放入了e,揹包剩餘容量還是6,對b

沒有進行任何操作時的價值為6(看a行,容量為6的那個價值),然後對b進行 」有選擇性的放或不放「 的操作後,價值是9,那說明c肯定放進去了,

對a判斷,以上可知剩餘揹包容量為10-4-2=4,對a

沒有進行任何操作時的價值為0(啥都不操作的時候),然後對a進行 」有選擇性的放或不放「 的操作後,價值是6,那說明a肯定放進去了,

至此我們可以得出我們的最優解揹包裡放進去的物品分別是a,b,e,還可以知道,揹包容量為2+2+4=8時,揹包的價值就已經達到最大了。

下面附上**

#include#include#includeusing namespace std;  

const int c = 10; //揹包的容量

const int w = ;//物品的重量,其中0號位置不使用 。

const int v = ;//物品對應的待加,0號位置置為空。

const int n = sizeof(w)/sizeof(w[0]) - 1 ; //n為物品的個數

int x[n+1];

void package0_1(int m[11],const int w,const int v,const int n)//n代表物品的個數 用於進行「有選擇性放或不放物品」 的操作

} }} void answer(int m[11],const int n) //選出最優解,判斷那個放入了揹包,那個沒有放,

} int main()

answer(m,n);

printf("the best answer is:\n");

for( i = 1; i <= 5; i++)

printf("%d ",x[i]);

system("pause");

return 0;

}

m[i][j] = m[i-1][j] > m[i-1][j-w[i]] + v[i]?     

m[i-1][j] : m[i-1][j-w[i]] + v[i];   

深度分析上述表示式

對於該式子的理解,首先得清楚一點就是每個物品只有兩種狀態  放或不放  例如那物品a和b來說,相互組合之後有三種情況

(1)放a不放b   (2)放b不放a   (3)即放a又放b

其中怎麼判斷到底選擇哪種放發 主要就看上面這個公式,看左面,其中m [i-1] [j]表示的就是放a不放b時的揹包的價值  m[i-1][j-w[i]]+v[i]這個式子有兩層意思:只放b    a與b都放,具體的實現就要看是否滿足對應的條件了,這裡面,給我的感覺是,它直接假設把第i(這裡是物品b)個物品放進去,下面我給你分析一下:

放b後(第i個物品),那麼揹包剩餘的質量就是j-w[i],然後看前i-1(在這裡只有物品a)個物品在剩餘的揹包質量中的價值是多少,即m[i-1][j-w[i]]。最後加上物品第i個(這裡是物品b)物品的價值v[i],最終的公式是m[i-1][j-w[i]]+v[i]

j=2,3時

具體的例子是,現在開始放b,即判斷m[2][j](j的範圍是0到10)的值,我們乙個乙個的判斷,因為b的質量為2,所以只有揹包的質量等於2 時才開始進行方與不放的操作,那麼現在使m[2][2]等於m[1][2]還是m[1][0]+v[1]   這裡面m[1][2]的意思就是放a不放b ,那麼價值就是a的價值=6,然後看m[1][0]+v[1]這裡我前面說了,直接假設把b放進去,那麼揹包剩餘質量為j-w[i]=0,由此可知前i-1個物品(在這裡只有a)是放不進去的,那麼價值為0,然後加上第i個物品的價值v[i]=3,所以最終的價值m[i-1][j-w[i]]+v[i]=3其中表達的意思是放b不放a,最終判斷m[1][2]=6大於m[1][0]+v[1]=3所以m[2][2]=6,後面的j=3,判斷方法於此一樣

j=4,5,6,7,8,9,10時

這裡,再說一下j=4時的情況,現在使m[2][4]等於m[1][4]還是m[1][2]+v[4]   這裡面m[1][4]的意思就是放a不放b ,那麼價值就是a的價值=6,然後看m[1][2]+v[4]這裡我前面說了,直接假設把b放進去,那麼揹包剩餘質量為j-w[i]=2,由此可知前i-1個物品(在這裡只有a)是可以放進去的,那麼價值為6,然後加上第i個物品的價值v[4]=3,所以最終的價值m[i-1][j-w[i]]+v[i]=9其中表達的意思是a和b都放進去,最終判斷m[1][4]=6小於m[1][2]+v[4]=9所以m[2][4]=9.後面的j=5,6,7,8,9,10 的判斷方法於此一樣

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