第四十一天 | 动态规划 part04

背包理论基础

掌握01背包,和完全背包,足够应付大厂面试。

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01 背包二维

有n件物品和一个最多能背重量为w 的背包。第i件物品的重量是weight[i],得到的价值是value[i] 。每件物品只能用一次,求解将哪些物品装入背包里物品价值总和最大。

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1.确定dp数组以及下标的含义:

对于背包问题,有一种写法, 是使用二维数组,即dp[i][j] 表示从下标为[0-i]的物品里任意取,放进容量为j的背包,价值总和最大是多少

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2.确定递推公式

有两个方向推出来dp[i][j]

  • 不放物品i:由dp[i - 1][j]推出,即背包容量为j,里面不放物品i的最大价值,此时dp[i][j]就是dp[i - 1][j]。(其实就是当物品i的重量大于背包j的重量时,物品i无法放进背包中,所以背包内的价值依然和前面相同。)
  • 放物品i:由dp[i - 1][j - weight[i]]推出,dp[i - 1][j - weight[i]] 为背包容量为j - weight[i]的时候不放物品i的最大价值,那么dp[i - 1][j - weight[i]] + value[i] (物品i的价值),就是背包放物品i得到的最大价值

所以递归公式: dp[i][j] = max(dp[i - 1][j], dp[i - 1][j - weight[i]] + value[i]);

3.dp数组如何初始化

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4.确定遍历顺序:先物品,后背包。二维来说其实都行。

01 背包一维(滚动数组)

如果把dp[i - 1]那一层拷贝到dp[i]上,表达式完全可以是:dp[i][j] = max(dp[i][j], dp[i][j - weight[i]] + value[i]);

1.确定dp数组的定义:在一维dp数组中,dp[j]表示:容量为j的背包,所背的物品价值可以最大为dp[j]。

2.dp数组的递推公式

dp[j]可以通过dp[j - weight[i]]推导出来,dp[j - weight[i]]表示容量为j - weight[i]的背包所背的最大价值。dp[j - weight[i]] + value[i] 表示 容量为 j - 物品i重量 的背包 加上 物品i的价值。(也就是容量为j的背包,放入物品i了之后的价值即:dp[j])

此时dp[j]有两个选择,一个是取自己dp[j] 相当于 二维dp数组中的dp[i-1][j],即不放物品i,一个是取dp[j - weight[i]] + value[i],即放物品i,指定是取最大的,毕竟是求最大价值,

3.一维dp数组如何初始化

看一下递归公式:dp[j] = max(dp[j], dp[j - weight[i]] + value[i]);

dp数组在推导的时候一定是取价值最大的数,如果题目给的价值都是正整数那么非0下标都初始化为0就可以了。

这样才能让dp数组在递归公式的过程中取的最大的价值,而不是被初始值覆盖了

4.一维dp数组遍历顺序:倒序遍历,保证同一件物品不会被重复添加。先遍历物品嵌套遍历背包容量

如果遍历背包容量放在上一层,那么每个dp[j]就只会放入一个物品,即:背包里只放入了一个物品,而不会循环更新。

416. 分割等和子集

题目链接/文字讲解:分割等和子集

视频讲解:https://www.bilibili.com/video/BV1rt4y1N7jE

题设:给你一个 只包含正整数非空 数组 nums 。请你判断是否可以将这个数组分割成两个子集,使得两个子集的元素和相等。

思路:动规五部曲:

1.确定dp数组以及下标的含义01背包中,dp[j] 表示: 容量为j的背包,所背的物品价值最大可以为dp[j]。

本题中每一个元素的数值既是重量,也是价值。

2.确定递推公式:dp[j] = max(dp[j], dp[j - nums[i]] + nums[i]);

3.dp数组如何初始化:只包含正整数的非空数组,所以非0下标的元素初始化为0就可以了。

4.确定遍历顺序:如果使用一维dp数组,物品遍历的for循环放在外层,遍历背包的for循环放在内层,且内层for循环倒序遍历!

class Solution {
    public boolean canPartition(int[] nums) {
        Arrays.stream(nums).sorted();
        int sum = Arrays.stream(nums).sum();
        if (sum % 2 == 1) return false;
        int targetSum = sum / 2;
        int[] dp = new int[targetSum + 1];
        //dp[j]代表大小为j的数组能放入的最大容量
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            for (int j = targetSum; j >= nums[i]; j--) {
                dp[j] = Math.max(dp[j], dp[j - nums[i]] + nums[i]);
            }
        }
        if (dp[targetSum] == targetSum) return true;
        return false;
    }
}
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