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01背包问题 泪的告白

2015-08-13 17:31 344 查看
01背包问题具体例子:假设现有容量10kg的背包,另外有3个物品,分别为a1,a2,a3。物品a1重量为3kg,价值为4;物品a2重量为4kg,价值为5;物品a3重量为5kg,价值为6。将哪些物品放入背包可使得背包中的总价值最大?

  这个问题有两种解法,动态规划和贪婪算法。  

  首先想到的,一般是穷举法,一个一个地试,对于数目小的例子适用,如果容量增大,物品增多,这种方法就无用武之地了。

  其次,可以先把价值最大的物体放入,这已经是贪婪算法的雏形了。如果不添加某些特定条件,结果未必可行。

  最后,就是动态规划的思路了。先将原始问题一般化,欲求背包能够获得的总价值,即欲求前i个物体放入容量为m(kg)背包的最大价值c[i][m]——使用一个数组来存储最大价值,当m取10,i取3时,即原始问题了。而前i个物体放入容量为m(kg)的背包,又可以转化成前(i-1)个物体放入背包的问题。下面使用数学表达式描述它们两者之间的具体关系。

  表达式中各个符号的具体含义。

  w[i] :  第i个物体的重量;

  p[i] : 第i个物体的价值;

  c[i][m] : 前i个物体放入容量为m的背包的最大价值;

  c[i-1][m] : 前i-1个物体放入容量为m的背包的最大价值;

  c[i-1][m-w[i]] : 前i-1个物体放入容量为m-w[i]的背包的最大价值;

也可以理解为放入物体 i 后,剩余容量的最大价值;

  由此可得:

      c[i][m]=max{c[i-1][m-w[i]]+pi , c[i-1][m]}(下图将给出更具体的解释)



第一行代表只有一个物品时,在容量为 j 时的最大价值;

第二行代表有二个物品时,在容量为 j 时的最大价值;

第二行代表有三个物品时,在容量为 j 时的最大价值;

for(int i = 1; i <= n; i++)
{
for(int j = 0; j <= W; j++)
{
if(j < w[i]) dp[i][j] = dp[i-1][j];
else dp[i][j] = max(dp[i-1][j], dp[i-1][j - w[i]] + v[i]);
}
}
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