動態規劃01揹包

2021-07-28 03:44:11 字數 2958 閱讀 2809

01揹包問題簡介

詳細說明

狀態轉移方程詳解

舉例**塊

測試結果

0-1揹包問題:給定n種物品和一揹包。物品i的重量是wi,其價值為vi,揹包的容量為c。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?

在選擇裝入揹包的物品時,對每種物品i只有兩種選擇,即裝入揹包或不裝入揹包。不能將物品i裝入揹包多次,也不能只裝入部分的物品i。因此,該問題稱為0-1揹包問題。

01揹包的狀態轉換方程 c[i,j] = max

c[i,j]表示在前i件物品中選擇若干件放在承重為 j 的揹包中,可以取得的最大價值。

問題分析:令c(i,j)表示在前i(1<=i<=n)個物品中能夠裝入容量為就j(1<=j<=c)的揹包中的物品的最大價值,則可以得到如下的動態規劃函式:

(1)

c(i,0)=c(0,j)=0

(2)

c(i,j)=c(i-1,j) (j小於wi)

c(i,j)=max ( j>wi)

(1)式表明:如果第i個物品的重量大於揹包的容量,則裝入前i個物品得到的最大價值和裝入前i-1個物品得到的最大價都是相同的,即物品i不能裝入揹包。c(i,0)=c(0,j)=0表示第i個物體裝入容量為0的揹包或者第0個物體裝入容量為j的揹包的價值都是0

(2)式表明,如果第i個物品的質量小於揹包的容量,則會有一下兩種情況:

(a). 如果把i個物品裝入揹包,則揹包物品的價值等於第i-1個物品裝入容量為j-wi的揹包中的價值加上第i個物品的價值p。

(b).如果第i個物品沒有裝入揹包,則揹包中物品的價值就等於把前i-1個物品裝入容量為j放入揹包中所取得的價值。顯然取2者中價值最大的作為前i個物品物品裝入容量為j放入揹包中的最優值。

由表示式中各個符號的具體含義可得:

w[i]:第i個物體的重量

p[i]:第i個物體的價值

c[i][j]:第i個物體放入容量為j的揹包的最大價值

c[i-1][j]:前i-1個物體放入容量為j的揹包的最大價值

c[i-1][m-w[i]]:前i-1個物體放入容量為m-w[i]的揹包的最大價值

因此狀態方程:c[i][j]= max

解釋:第一種是第i件放不進去,這時所得價值為c[i-1][j];第二種是第i件放進去,這時所得價值為c[i-1][j-w[i]](第二種是什麼意思?就是如果第i件放進去,那麼容量j-w[i]裡就要放入前i-1件物品)。最後比較第一種和第二種所的價值的大小,哪種相對大,c[i][j]的值就是哪種

有編號分別為a,b,c,d,e的五件物品,它們的重量分別是2,2,6,5,4,它們的價值分別是6,3,5,4,6,現在給你個承重為10的揹包,如何讓揹包裡裝入的物品具有最大的價值總和?

只要你能通過找規律手工填寫出上面這張表就算理解了01揹包的動態規劃演算法。

首先要明確這張表是至底向上,從左到右生成的。

為了敘述方便,用e2單元格表示e行2列的單元格,這個單元格的意義是用來表示只有物品e時,有個承重為2的揹包,那麼這個揹包的最大價值是0,因為e物品的重量是4,揹包裝不了。

對於d2單元格,表示只有物品e,d時,承重為2的揹包,所能裝入的最大價值,仍然是0,因為物品e,d都不是這個揹包能裝的。

同理,c2=0,b2=3,a2=6。

對於承重為8的揹包,a8=15,是怎麼得出的呢?

根據01揹包的狀態轉換方程,需要考察兩個值,

乙個是c[i-1,j],對於這個例子來說就是b8的值9,另乙個是c[i-1,j-wi]+pi;

在這裡,

c[i-1,j]表示我有乙個承重為8的揹包,當只有物品b,c,d,e四件可選時,這個揹包能裝入的最大價值

c[i-1,j-wi]表示我有乙個承重為6的揹包(等於當前揹包承重減去物品a的重量),當只有物品b,c,d,e四件可選時,這個揹包能裝入的最大價值

c[i-1,j-wi]就是指單元格b6,值為9,pi指的是a物品的價值,即6

由於c[i-1,j-wi]+pi = 9 + 6 = 15 大於c[i-1,j] = 9,所以物品a應該放入承重為8的揹包

#include

#include

#define max(a,b) (((a)>(b))?(a):(b))

int v[200][200];

int knapsack(int c, int *w, int *p, int *x, int n)

for (j = 0; j <= c;j++)

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

else

//表示第i個物體可以放入揹包,因此揹包的價值等於前i-1個物體放入(揹包總量-第i個物體質量)的總量中的價值加上}}

j = c;

for (i = n ; i >= 1; i--)

else

}printf("被選中的物品是(1是選中,0是未選中):\n");

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

printf("\n");

return v[n ][c];

}int main(void)

printf("請輸入物體1--物體%d的價值:\n",n);

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

printf("請輸入揹包的最大容量:\n");

scanf("%d", &c);

s = knapsack(c, w, p, x, n);

printf("最大的物品價值和為:\n");

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