0 1揹包問題

2021-08-06 01:28:11 字數 2793 閱讀 3209

f

(i,j

)=⎧⎩

⎨⎪⎪⎪

⎪⎪⎪⎪

⎪0(i

=0∩j

=0)−

∞(i=

0∩j>0)

f(i−

1,j)

(i>0∪

jmax(

f(i−

1,j)

,f(i

−1,j

−wi)

+vi)

(i>0∪

j>wi

)

那麼我們求的值是什麼呢? 回想f的定義,最終的答案是揹包要裝的物品價值最大。那麼答案應該是max (0<=i<=n) 注意這裡i可以等於0——如果揹包一件物品都容納不了呢?

至此我們的問題得到了解答。分析下複雜度,我們的f第一維顯然只能

到n,第二維能到多大呢?最大也就是揹包的容量,再大沒意義,全是-∞了。那麼我們的空盡複雜度是o(n * m),我們求這些值的時候,每個值最多隻從之前求的兩個值比較得到結果,所以時間複雜度也是o(n * m)。前面提到的列舉演算法時間複雜度是o(2^n),雖然我們不能得出動態規劃演算法更快的結論,但通常認為m不太大。

回到老問題,我們如何得到具體選出哪些物品?慣用伎倆了,看f(i,j)到底是由f(i-1,j)得到的,還是由, f(i-1,j - wi) + vi得到的,從最終結果倒推回去,得到乙個最優解。

優化?我們看一下這個遞推式子核心就是f(i,j) = max(f(i – 1, j) , f(i-1,j - wi) + vi), 看一下f(i,*)只與f(i-1,*)相關,再仔細看看我們的第維j,只和更小的值相關,我們可以省掉一維i,然後倒著迴圈j,用舊的值更新新的值,這時f一部分是舊的值f(i-1,*),一部分是新的值f(i,*)。更具體地說小於j地是舊值,其餘是新值。

核心偽**:

f(0) = 0

f(1..m) = -∞

for i = 1 to n do

for j = m downto wi do

f(j) = max(f(j), f(j - wi))

endfor

endfor

所求結果是max

注意我們迴圈j只到wi,因為再小的j會導致我們無法選擇第i件物品,這時我們直接使用不用第i件物品的舊值就好啦。簡單吧?

那麼現在,時間複雜度時不變的,空間複雜度降低o(m)了。

們嘗試換一種狀態表示? 我們令f(i,j)表示決定了前i件物品,總重量不超過j時能獲得的最大價值。仔細想想遞推式是不變的,那麼初值呢?如果初值不變,f就沒變化了……i= 0時,總重量時0,又因為0不超過任何整數,所以根據定義初值是f(0,*) = 0

那麼最終結果呢?根據定義,最終結果是f(n,m)而沒有必要再一串數里取最大了。可見即使遞推式相同,初值不同也會定義不同的函式,請不要忽略初值的作用啊。同樣我們可以優化掉第一維。

核心偽**:

初值f(0..m) = 0

for i = 1 to n do

for j = m downto wi do

f(j) = max(f(j), f(j - wi))

endfor

endfor

所求結果是f(m)

再換一種狀態表示?剛才講了,我們有重量和價值兩個指標,那麼我們令f(i,j)是決定了前i件物品,總價值恰好是j時的最小重量,那麼經過類似的分析,我們可以寫出這樣的初值和遞推式: f

(i,j

)=⎧⎩

⎨⎪⎪⎪

⎪⎪⎪⎪

⎪0(i

=0∩j

=0)∞

(i=0

∩j>0)

f(i−

1,j)

(i>0∪

j)max

(f(i

−1,j

),f(

i−1,

j−wi

)+vi

)(i>0∪

j>vi

)

那結果是什麼呢?

根據定義結果是max, 同樣我們可以優化掉一維的空間複雜度。那麼時間複雜度是什麼呢? o(n * sum(vi)) sum(vi)表示所有vi的和,也是第二維有意義的大小。

同樣我們也可以重新定義狀態為f(i,j)是決定了前i件物品,總價值不超過j時的最小重量,則遞推式不變,初值

f(0,1.. sum(vi))) = 0

最終的結果也一樣……還是要找到max。

可見,動態規劃問題狀態表示十分靈活,不同的狀態表示會有不同的解決方法。努力取發現吧!

在n件物品取出若干件放在容量為w的揹包裡,每件物品的體積為w1,w2……wn(wi為整數),與之相對應的價值為p1,p2……pn(pi為整數)。求揹包能夠容納的最大價值。 f

輸入第1行,2個整數,n和w中間用空格隔開。n為物品的數量,w為揹包的容量。(1 <= n <= 100,1 <= w <= 10000)

第2 - n + 1行,每行2個整數,wi和pi,分別是物品的體積和物品的價值。(1 <= wi, pi <= 10000)

輸出輸出可以容納的最大價值。

輸入示例

3 62 5

3 84 9

輸出示例14

#include#include#includeusing namespace std;

int dp[102][10010];

int w[102];

int p[102];

int main()

memset(dp,0,sizeof(dp));

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

{ for (int j=0;j

揹包問題 01揹包問題

n個物品,總體積是v,每個物品的體積的vi,每個物品的最大價值是wi,在不超過v的體積下求最大價值 eg揹包容積為 5 物品數量為 4 物品的體積分別為 物品的價值分別為 思路定義乙個二位陣列int f new int n 1 v 1 f i j 就表示在1 i個物品中選取體積小於v的情況的最大價值...

揹包問題 01揹包

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價值總和最大。01揹包中的 01 就是一種物品只有1件,你可以選擇放進去揹包即1,也可以選擇不放入揹包中即0。include include using namespace std const int ...

揹包問題(01揹包)

1085 揹包問題 在n件物品取出若干件放在容量為w的揹包裡,每件物品的體積為w1,w2 wn wi為整數 與之相對應的價值為p1,p2 pn pi為整數 求揹包能夠容納的最大價值。input 第1行,2個整數,n和w中間用空格隔開。n為物品的數量,w為揹包的容量。1 n 100,1 w 10000...