0-1背包问题 2019.5.8

晚上睡不着,翻同学发出来的笔记,看到背包问题,想了一下,趁热打铁把思路写下来。
如果阅读过程中有任何地方不理解,请先记住,耐下性子往下看。


0-1背包问题:给定 n 种物品和一个容量为 C 的背包,物品 i 的重量是 w[i],其价值为 v[i]。问:应该如何选择装入背包的物品,使得装入背包中的物品的总价值最大?


难点:由于给点的物品的顺序是随机的,所以有可能性价比最高的物品在后面,但按照顺序装物品,等要装性价比高的物品时,此时我们的背包已经填满了。

解决思路:假如每放一个物品下去,我都能列出所有组合的物品的价值最大值,最优解就出来了。

解决方法:
定义一个二维数组m[ i ][ j ],i代表第i个物品,j代表此时背包的重量。而p[ i ][ j ] 代表总价值

对于第i件物品,每个j都有两种情况
1) j < w[ i ]
由于此时背包的容量小于物品i的重量,因此 m[ i ] [ j ]=p[ i-1 ][ j ] ·······①

2)j >= w[ i ]
此时背包的容量大于等于物品i的重量,那么这时候就要比较 当物品i的价值加上之前物品的价值 是否比 之前各种物品组合的价值 大,因此m[ i ] [ j ] = max(m[ i-1 ][ j ] ,m[ i-1 ][ j - m[ i ] ]+v[ i ])

ok,我们举个例子来说明一下会更加容易理解(这个代码是我同学的)
我们定义:
v[7]={0,8,10,6,3,7,2}; 价值
w[7]={0,4,6 ,2,2,5,1}; 重量

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <algorithm> 
using namespace std;
const int N=15;
int main(){ 
    int v[N]={0,8,10,6,3,7,2}; 
    int w[N]={0,4,6,2,2,5,1};
    int m[N][N];
    int n=6,c=12;
    memset(m,0,sizeof(m));//数组初始化为0
    for(int i=1;i<=n;i++){
        for(int j=1;j<=c;j++){
            if(j>=w[i]) m[i][j]=max(m[i-1][j],m[i-1][j-w[i]]+v[i]);
            else m[i][j]=m[i-1][j];
        }
    }
    for(int i=1;i<=n;i++){
        for(int j=1;j<=c;j++){
            printf("%d ",m[ i ][ j ]);
        }
    printf("\n");
    }
    return 0;
}

看到代码之后,我们来分析一下,如图所示
背包问题.jpg

当我列到m[ 3 ] [ 4 ]的时候,我就知道为什么①那个地方是m[ i ] [ j ]=p[ i-1 ][ j ],他的目的就是要将之前物品组合的所有可能的价值再列出来,为下一个做准备。
与其说j是代表此时背包的重量,倒不如说,当背包的容量为j时,可以有多少种放物品的方式。
j的不同,代表着物品组合的方式也不一样,比如m[ 3 ][ 6 ]表示取物品1和物品3,m[ 3 ][ 8 ]表示取物品2和物品3,m[ 3 ][ 12 ]表示取物品1、2、3。

程序运行后,结果如下,为了更加方便理解,我调整了格式,最上面一排是j的值


图片.png

这就符合每放一个物品下去,都能列出所有组合的物品的价值最大值的思路了


这种题目跟2048那几道题有异曲同工之处,也是递归问题。

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