01揹包問題 (動態規劃演算法)

2021-09-13 12:29:41 字數 1369 閱讀 9560

題目

給定n種物品和乙個容量為v的揹包,物品i的體積是wi,其價值為ci

(每種物品只有乙個)

問:如何選擇裝入揹包的物品,使得裝入揹包中的物品的總價值最大?

面對每個物品,我們只有選擇放入或者不放入兩種選擇,每種物品只能放入一次。

我們用之前同樣的思路來走一遍試試

假設只剩下最後一件物品,我們有兩種選擇

1.剩餘空間足夠時,選擇放入

2.剩餘空間不足時,不放入

所以我們有兩個最優的子結構:

1.容量為v的揹包放入i-1件物品的最優選擇

2.容量為v-w[i]的揹包放入i-1件物品的最優選擇

所以,綜合起來就是:

i 件物品放入容量為v的揹包的最優選擇:

max(容量為v的揹包放入i-1件物品的最優選擇,容量為v-w[i]的揹包放入i-1件物品的最優選擇+c[i])

我們用f[i] [v]表示前 i 件物品放入容量為 v 的揹包中可以獲得的最大價值。

用子問題定義狀態:

其狀態轉移方程是:f[i] [v] = max

我們先假設

揹包總容量為v = 12

物品的容量陣列為 w = [4, 6, 2, 2, 5, 1]

價值陣列為 c = [8, 10, 6, 3, 7, 2]

我們每次從左至右,儲存前一次的資料

從上至下時,儲存前一行的資料

所以我們總的來說只用儲存一行的資料,空間複雜度為o(v)

時間複雜度為o(n*v),空間複雜度為o(v);

但是,如果我們用原始的遞迴辦法去做,即排列組合的方法去做時

時間複雜度為o(2^n);

那麼當v很大,n較小時,比如v=1000,n=6時,用遞迴只用計算2^6=64次,而備受推崇的動態規劃就需要計算1000*6=6000次

所以說,演算法沒有絕對的好壞,關鍵要看應用的慘景

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