动态规划_01背包_从Dijikstra和Floyd入手,彻底理解01背包

 dp一直是短板,现在从最基础的地方开始补

给定背包总容量 M ,n个商品选择,分别有价值vi,占量wi,从中取商品放入背包,令。容量和W=Σwi不超过M,令背包中的价值和V=Σvi最大

 然后取法有很多种,分别是

  1. 只取一次
  2. 各种变形,比如:可重复取,只能取有限次。

参考博文:链接

 对于最基本的情况1    贴一个vjudge的题目链接

如果暴力做的话就是求全组合,然鹅数据量实在不够,如果穷举就给一直TE了

这个问题最讨厌的地方在于,不能直接使用贪心排序,无论是重量贪心还是v/w贪心都不行,

具体可以参考这篇博文,对各种贪心方式和最优解直接的差距做了一个趋近误差分析,https://blog.csdn.net/weixin_33825683/article/details/94745157 

不过,前面的选择会影响后面的,每个物体的优先权会被整体的情况影响,这是不是很耳熟?

01背包的—只取一次—的情况,与最短路很相似,

  • 01背包前面的商品会影响后面的,最短路前面选择的节点会影响后面的节点,
  • 01背包要求价值最大,最短路要求路径长度最小
  • 01背包每次决策是否放入某物品,最短路每次决策是否放入某个节点

可以把物品看成节点

一点区别,

  • 01背包限制物品总重量不能超过M,不要求两物品之间要有什么联系
  • 最短路选边的限制是两节点间是否存在边,不要求节点选择有限,比如只能选几个节点之类的

回忆解决最短路的算法,可以说,Floyd和Dijikstra,其实就是动态规划解决最短路问题

  • Floyd是把每一个点到其它点的最短路径记录下来,从子问题,逐层扩展,不断更新邻接表的值
  • Dijikstra是确定起点,把该起点到其他位置的最短路都找到,然后从子问题,逐层扩展,不断更新邻接表的值

Floyd的子问题更新方式:dp【i】【j】=min(dp【i】【k】+dp【k】【j】,dp【i】【j】),外面是三重循环,O(n2)

  • dp【i】【j】表示已有的不放入k节点的   i - j   最短路径,
  • k 表示是否在   i - j 之间放入k节点,放进去时,新路径 R=dp【i】【k】+dp【k】【j】

Dijikstra的子问题更新方式 ,dp【i】=min(dp【j】+ r【j】【i】,dp【i】)

  • dp【i】表示从起点到 i 最短路径 ,r【j】【i】表示已知 j - r 的直接路径,
  • 确定起点,不需更新完所有的最短路,而是,只更新分支树

可以发现,01背包和Floyd非常像,因为它需要把整张路径邻接表都初始化

仿照以上思路,把物品看成节点,要求V最大,V/M最大,即总容量的利用率最高,即M分配给不同的 wi,要求每一份子空间的,V最大

    01背包每次决策是否放入某物品,最短路每次决策是否放入某个节点

可以这样写:dp【j】=max(dp【j】,dp【j-w【i】】+ v【i】),j  》= w【i】 ; j = m 从大到小,或者,m=0从小到大遍历完,决策时 i 为常数, 所以 i 在最外层

  • dp【j】表示 空间 j  时 最大价值(不需要装满,只要能放进去就检查一次),同理dp【j-w【i】】表示不放入 dp【i】
  • i 表示第 i 件物品是否放进去容量上限为   j  的背包,每件物品从1到m都测一次;
  • 放进去时,新价值 V=dp【j-w【i】】+v【i】,dp【m】为最终结果

也可以这样写,比较常见的二维数组写法:dp【i】【j】=max(dp【i】【j-1】,dp【i-w【j】】【j-1】+ v【j】)j《  n,j  和 上面的 i 是一个道理

  • dp【i】【j】表示空间为 i  时,放入第 j 件物品 , 得到的最大价值(不需要装满)的效果
  • j   表示 第 j 件 物品是否放进去背包   ,第 j  件恰好也是 第 j 号  ,放进去时,新价值 V=dp【i-w【j】】【j-1】+ v【j】,
  • 这个好处是可以比较方便地记录下放入的背包编号,只需要另设一个数组 ,令 r【j】= k ,不断更新即可

注意枚举的顺序是正序还是逆序, https://blog.csdn.net/yandaoqiusheng/article/details/84929357

  • j = m 从大到小,到 wi
  • j = 0 从小到大,到 m

AC代码,写法1,实际实现的时候,需要把dp【j】从 j=m 到 j=0,j-- 一直试下去;j = m 从大到小(m,m-1,m-2,,,m-x=wi)比从小到大排好,从小到大还要循环内再判断

 1 #include <iostream>
 2 #include <cstring>
 3 #include <cstdio>
 4 using namespace std;
 5 const int M=1e5+10;
 6 int w[M],v[M];
 7 int n,m;
 8 int dp[M];
 9 
10 int T;
11 void f() {
12     memset(dp,0,sizeof(dp));
13     //dp[j]=max(dp[j],dp[j-w[i]]+v[i]);i(1,n),j>=w[i],
14     //容量初始值j=m
15     //决策时i为常数, 所以 i 在最外层
16     for(int i=1; i<=n; i++) {
17         for(int j=m; j>=w[i]; j--) { //能取等!!!
18             dp[j]=max(dp[j],dp[j-w[i]]+v[i]);
19         }
20     }
21     cout<<dp[m]<<endl;
22 }
23 /*
24 5 1000
25 144 990
26 487 436
27 210 673
28 567 58
29 1056 897
30 
31 2099
32 */
33 int main() {
34 
35     cin>>n>>m;
36     for(int i=1; i<=n; i++)cin>>w[i]>>v[i];
37     f();
38 
39     return 0;
40 }
View Code

不能AC的写法2,数据量太大 ,二维会爆炸

 1 #include <iostream>
 2 #include <cstring>
 3 #include <cstdio>
 4 using namespace std;
 5 const int M=1e5+3;
 6 int w[M],v[M];
 7 int n,m;
 8 int dp[M][503];
 9 
10 void f() {
11     memset(dp,0,sizeof(dp));
12     //dp[i][j]=max(dp[i][j-1],dp[i-w[k]][j-1]+v[k]);i(1,n),i>w[k],
13     //容量初始值i=m
14     //决策时i为常数, 所以 i 在最外层
15     int ans=0;
16     for(int j=1; j<=n; j++) {
17         for(int i=1; i<=m; i++) {
18             if(i>w[i])dp[i][j]=max(dp[i][j-1],dp[i-w[j]][j-1]+v[j]);
19             else dp[i][j]=dp[i][j-1];
20 
21         }
22 
23     }
24 
25     cout<<dp[m][n]<<endl;
26 }
27 
28 /*
29 5 1000
30 144 990
31 487 436
32 210 673
33 567 58
34 1065 897
35 
36 2099
37 */
38 int main() {
39 
40     cin>>n>>m;
41     for(int i=1; i<=n; i++)cin>>w[i]>>v[i];
42     f();
43     return 0;
44 }
View Code

这种情况不能按照    i = m 从大到小(m,m-1,m-2,,,m-x=wi)否则,更新是不完全,需要将dp【m】【1-n】都检查一次,不能直接通过输出dp【m】【n】来决定,

原因在于,此时dp【i】【j】从 j=1 到 j=n有多个值,个别n可能并没有数值,而写法1直接就是这些情况中的最大值,所以不用再找

老实一点,可爱多了
原文地址:https://www.cnblogs.com/KID-yln/p/12642341.html