動態規劃 01揹包

2022-05-15 13:33:14 字數 3061 閱讀 7758

0-1 揹包問題:給定 n 種物品和乙個容量為 c 的揹包,物品 i 的重量是 wi,其價值為 vi 。

問:應該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?

分析一波,面對每個物品,我們只有選擇拿取或者不拿兩種選擇,不能選擇裝入某物品的一部分,也不能裝入同一物品多次。

解決辦法:宣告乙個 大小為  m[n][c] 的二維陣列,m[ i ][ j ] 表示 在面對第 i 件物品,且揹包容量為  j 時所能獲得的最大價值,那麼我們可以很容易分析得出 m[i][j] 的計算方法,

(1). j < w[i] 的情況,這時候揹包容量不足以放下第 i 件物品,只能選擇不拿

m[ i ][ j ] = m[ i-1 ][ j ]

(2). j>=w[i] 的情況,這時揹包容量可以放下第 i 件物品,我們就要考慮拿這件物品是否能獲取更大的價值。

如果拿取,m[ i ][ j ]=m[ i-1 ][ j-w[ i ] ] + v[ i ]。 這裡的m[ i-1 ][ j-w[ i ] ]指的就是考慮了i-1件物品,揹包容量為j-w[i]時的最大價值,也是相當於為第i件物品騰出了w[i]的空間。

如果不拿,m[ i ][ j ] = m[ i-1 ][ j ] , 同(1)

究竟是拿還是不拿,自然是比較這兩種情況那種價值最大。

由此可以得到狀態轉移方程:

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if(j>=w[i])  

m[i][j]=max(m[i-1][j],m[i-1][j-w[i]]+v[i]);  

else  

m[i][j]=m[i-1][j];  

例:0-1揹包問題。在使用動態規劃演算法求解0-1揹包問題時,使用二維陣列m[i][j]儲存揹包剩餘容量為j,可選物品為i、i+1、……、n時0-1揹包問題的最優值。繪製

價值陣列v = ,

重量陣列w = ,

揹包容量c = 12時對應的m[i][j]陣列。01

2345

6789

1011121

0008

8888

8888

2000

881010

1010

1818183

0668

8141416

1618

182440

6699

1414

1717

1919245

0669

9141417

1719

212462

68911

1416

1719

1921

24(第一行和第一列為序號,其數值為0)

如m[2][6],在面對第二件物品,揹包容量為6時我們可以選擇不拿,那麼獲得價值僅為第一件物品的價值8,如果拿,就要把第一件物品拿出來,放第二件物品,價值10,那我們當然是選擇拿。m[2][6]=m[1][0]+10=0+10=10;依次類推,得到m[6][12]就是考慮所有物品,揹包容量為c時的最大價值。

[cpp]view plain

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#include 

#include 

using namespace std;  

const int n=15;  

int main()  

;  int w[n]=;  

int m[n][n];  

int n=6,c=12;  

memset(m,0,sizeof(m));  

for(int i=1;i<=n;i++)  

}  for(int i=1;i<=n;i++)  

cout<}  

return 0;  

}  到這一步,可以確定的是可能獲得的最大價值,但是我們並不清楚具體選擇哪幾樣物品能獲得最大價值。

另起乙個 x[ ] 陣列,x[i]=0表示不拿,x[i]=1表示拿。

m[n][c]為最優值,如果m[n][c]=m[n-1][c] ,說明有沒有第n件物品都一樣,則x[n]=0 ; 否則

x[n]=1。當x[n]=0時,由x[n-1][c]繼續構造最優解;當x[n]=1時,則由x[n-1][c-w[i]]繼續構造最優解。以此類推,可構造出所有的最優解。(這段全抄演算法書,實在不知道咋解釋啊。。)

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void traceback()  

}  x[1]=(m[1][c]>0)?1:0;  

}  例:

某工廠預計明年有a、b、c、d四個新建專案,每個專案的投資額wk及其投資後的收益vk如下表所示,投資總額為30萬元,如何選擇專案才能使總收益最大?

project

wk

vkab

cd結合前面兩段**

[cpp]view plain

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#include 

#include 

using namespace std;  

const int n=150;  

int v[n]=;  

int w[n]=;  

int x[n];  

int m[n][n];  

int c=30;  

int n=4;  

void traceback()  

}  x[1]=(m[1][c]>0)?1:0;  

}  int main()  

}/* 

for(int i=1;i<=6;i++) 

cout<

} */  

traceback();  

for(int i=1;i<=n;i++)  

cout}  輸出x[i]陣列:0111,輸出m[4][30]:22。

得出結論:選擇bcd三個專案總收益最大,為22萬元。

不過這種演算法只能得到一種最優解,並不能得出所有的最優解。

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0 1揹包(動態規劃)

題意 有n件物品和乙個容量為v的揹包。第i件物品的體積是c i 價值是w i 求解將哪些物品裝入揹包可使價值總和最大。基本思路 這是最基礎的揹包問題,特點是 每種物品僅有一件,可以選擇放或不放。用子問題定義狀態 即f i v 表示前i件物品恰放入乙個容量為v的揹包可以獲得的最大價值。則其狀態轉移方程...