01背包问题--二维数组

01背包问题是比较简单的动态规划问题,题目大意为:
有N件物品和一个容量为V的背包。每种物品均只有一件,第i件物品的重量(费用)是c[i],价值是w[i]。求解将哪些物品装入背包可使价值总和最大。
核心思想,就是这句代码:

sum[i][j] = Max(sum[i - 1][j], sum[i - 1][j - c[i]] + v[i])

其中sum[i][j]表示的是把前i件物品,放在承重为 j 的背包中,可以取得的最大价值,那么我们要做的判断就是,为了让重量(价值)最大化,是否需要把第i个物品放入背包中?

这里举个例子,现有一个容量为5的背包,有三个物品:

物品a,价值为1,重量为2
物品b,价值为2,重量为1
物品c,价值为4,重量为4
可以列出表格

1111.png

接下来要做的,就是用

sum[i][j] = Max(sum[i - 1][j], sum[i - 1][j - c[i]] + v[i])

将其填上,别忘了先把sum初始化。
定义数组c[i]为物品i的重量,v[i]为物品i的价值。
ok下面我们开始填表:


a行

放入条件j > c[1] = 2,其中j是背包的容积
sum[1][1] = 0;(j < c[1]放不进)
sum[1][2] = max(sum[0][2],sum[0][0] + 1) = 1;
sum[1][3] = max(sum[0][3],sum[0][1] + 1) = 1;
sum[1][4] = max(sum[0][4],sum[0][2] + 1) = 1;
sum[1][5] = max(sum[0][5],sum[0][3] + 1) = 1;

b行

放入条件j > c[2] = 1
sum[2][1] = max(sum[1][1],sum[1][0] + 2) = 2;
sum[2][2] = max(sum[1][2],sum[1][1] + 2) = 2;
sum[2][3] = max(sum[1][3],sum[1][2] + 2) = 3;
sum[2][4] = max(sum[1][4],sum[1][3] + 2) = 3;
sum[2][5] = max(sum[1][5],sum[1][4] + 2) = 3;

c行

放入条件j > c[3] = 4
sum[3][4] = max(sum[2][4],sum[2][0] + 4) = 4;
sum[3][5] = max(sum[2][5],sum[2][1] + 4) = 6;


所以,可得到表

12.png

可以看出我们需要的最大值Max = sum[3][5],即sum[n][k],k为背包总重量,n为总共有几个物品。
最后再次强调

sum[i][j] = Max(sum[i - 1][j], sum[i - 1][j - c[i]] + v[i])

把前i个物品放入容量为j的背包可得的最大价值。

当然在是思考这个问题的时候,我们还应该考虑,怎样是最优情况,比如以下数据:

背包重量为10,有3个物品,其重量和价值分别为
物品1:价值为4,重量为5;物品2:价值为6,重量为5;物品3:价值为10,重量为10。
那我们应该如何选择?
代码如下

#include <stdio.h>
int sum[1001][1001],x[1001][1001];
//sum[i][j]放入第i个物品,j空间的背包最大重量
int Max(int a,int b);//判断大小
void init(int b);//初始化背包
void scok(int n,int t,int* c,int* v);//核心判断
int Max(int a,int b)
{
    if(a > b)
        return a;
    else
        return b;
}
void init(int b)
{
        for(int j = 0;j <= b;j++)
        {
            x[0][j] = 0;
            sum[0][j] = 0;
        }
}
void scok(int n,int k,int* c,int* v)
{
    int i,j;
    init(k);
    for(i = 1;i <= n;i++) //背包问题的核心,判断是否要放入第i个物品
        for(j = 1;j <= k;j++)
        {
            if(j >= c[i])
            {
                sum[i][j] = Max(sum[i - 1][j], sum[i - 1][j - c[i]] + v[i]);
                if(sum[i][j] > sum[i - 1][j - c[i]] + v[i])
                    x[i][j] = x[i - 1][j];
                else if(sum[i][j] == sum[i - 1][j - c[i]] +v[i])//如果放入,标记数组x加1
                {
                    
                        x[i][j] = x[i - 1][j - c[i]] + 1;
                }
            }
            else
            {
                sum[i][j] = sum[i - 1][j];
                x[i][j] = x[i - 1][j];
            }
            //防止出现选择非最优化情况,即在同等重量的情况下,选择的物品过多
            if(sum[i][j] == sum[i - 1][j] && x[i][j] > x[i - 1][j])
                x[i][j] = x[i - 1][j];
        }
    printf("%d %d\n",sum[n][k],x[n][k]);
}
int main()
{
    int k,c[1001],v[1001],n,t;
//k,n,t分别为背包总重量,有几个物品,有几组背包数据
    scanf("%d",&t);
    while (t--)
    {
        scanf("%d %d",&n,&k);
        for(int i = 1;i <= n;i++)
            scanf("%d %d",&v[i],&c[i]);//c[i]为i物品的重量,v[i]为i物品的价值
        scok(n, k, c, v);
    }
    return 0;
}

第一次开始写博客,有什么不周到的,请大家及时指出,谢谢。

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