動態規劃常見型別

2022-09-13 13:36:13 字數 1576 閱讀 8946

乙個揹包總容量為v,現在有n個物品,第i個 物品體積為weight[i],價值為value[i],現在往揹包裡面裝東西,怎麼裝能使揹包的內物品價值最大?

例題:給定乙個數m,將m拆成不同的自然數的和的形式有多少種方案,這就是典型的01揹包問題,揹包容量為m,物品件數為k,這裡面的k是隱含條件,可以求出來,因為m最多由1+2+…+k得到,由此可以根據m求得物品件數的上限。

乙個揹包總容量為v,現在有n個物品,第i個 物品體積為weight[i],價值為value[i],每個物品都有無限多件,現在往揹包裡面裝東西,怎麼裝能使揹包的內物品價值最大?

例題:假設現在有1元、2元、5元的紙幣很多張,現在需要20塊錢,你能給多少種找錢方案,這就可以認為是完全揹包問題,即揹包容量為20,物品體積分別為1、2、5。

給予不同面值的硬幣若干種種(每種硬幣個數無限多),如何用若干種硬幣組合為某種面額的錢,使硬幣的的個數最少?

在現實生活中,我們往往使用的是貪心演算法,比如找零時需要13元,我們先找10元,再找2元,再找1元。如果我們的零錢可用的有1、2、5、9、10。我們找零18元時,貪心演算法的策略是:10+5+2+1,四種,但是明明可以用兩個9元的啊。這種問題一般使用動態規劃來解決。

一、首先來看01揹包問題

用乙個陣列f[i][j]表示,在只有i個物品,容量為j的情況下揹包問題的最優解。第i個物品可以選擇放進揹包或者不放進揹包(這也就是0和1),假設放進揹包(前提是放得下),那麼f[i][j]=f[i-1][j-weight[i]+value[i];如果不放進揹包,那麼f[i][j]=f[i-1][j]。

這就得出了狀態轉移方程: 

f[i][j]=max(f[i-1][j],f[i-1][j-weight[i]+value[i])  

二、完全揹包問題 和 硬幣找零問題

其實這個兩個問題非常相似,都是物品數目無限多,乙個是不超過某個重量值w求最大value,乙個是要獲得某個value,求最小重量(每個硬幣可以看成是重量為1的物品)。

(1)對於完全揹包問題狀態轉移方程: 

f[ i ] [ j ] = max( f[i-1][j],  f[ i ][ j- weight[i] ] + value[i] )   ,注意後面是f[i, j-weight[i]],i 沒有減1  

可以理解為:j為揹包可以容納的重量,有i種物品時,對於第i種物品,要麼取或者不取,至於取多少個我們並不關心。

(2)對於硬幣找零問題狀態轉移方程: 

f[i][j]=min( f[i-1][ j ], f [i ] [ j - value[i] ] + 1)   ,注意後面是f[i, j-value[i]],i 沒有減1  

可以理解為:j為需要找零多少元,有i種硬幣,找零時對於第i種硬幣,我們只考慮取或者不取,至於取多少個我們並不關心!

兩種邊界情況說明一下:

(1)f[0][j]=integer.maxvalue ,因為 對金額為 j 的錢找零,但是可以的硬幣面值種類為0,這顯然是無法做到的。其實這是乙個」未定義「的狀態。它之所以初始為integer.maxvalue

(2)f[i][0]=0,因為,對金額為0的錢找零,可用來找零的硬幣種類有 i 種,金額為0怎麼找啊,故設定為0。

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