动态规划 0--1 背包问题

给定一个物品集合s={1,2,3,…,n},物品i的重量是wi,其价值是vi,背包的容量为W,即最大载重量不超过W。在限定的总重量W内,我们如何选择物品,才能使得物品的总价值最大。
如果物品不能被分割,即物品i要么整个地选取,要么不选取;
不能将物品i装入背包多次,也不能只装入部分物品i,则该问题称为0—1背包问题。

如果物品可以拆分,则问题称为背包问题,适合使用贪心算法

给定n种物品和一背包。物品i的重量是wi,其价值为vi,背包的容量为C。问:应如何选择装入背包的物品,使得装入背包中物品的总价值最大?

     设(y1,y2,…,yn)是 (3.4.1)的一个最优解.则(y2,…,yn)是下面相应子问题的一个最优解:

     证明:使用反证法。若不然,设(z2,z3,…,zn)是上述子问题的一个最优解,而(y2,y3,…,yn)不是它的最优解。显然有                                     ∑vizi > ∑viyi   (i=2,…,n)      且                           w1y1+ ∑wizi<= c      因此                       v1y1+ ∑vizi (i=2,…,n) > ∑ viyi, (i=1,…,n)      说明(y1,z2, z3,…,zn)是(3.4.1)0-1背包问题的一个更优解,导出(y1,y2,…,yn)不是背包问题的最优解,矛盾。

      递推关系:

    设所给0-1背包问题的子问题

    

     的最优值为m(i,j),即m(i,j)是背包容量为j,可选择物品为i,i+1,…,n时0-1背包问题的最优值。由0-1背包问题的最优子结构性质,可以建立计算m(i,j)的递归式:

     注:(3.4.3)式此时背包容量为j,可选择物品为i。此时在对xi作出决策之后,问题处于两种状态之一:     (1)背包剩余容量是j,没产生任何效益;     (2)剩余容量j-wi,效益值增长了vi ; (3) 对于最后一个物品n , 如果 j>=Wn,则肯定装入, 获得价值Vn; 如果0<=j < Wn,则无法装入, 获得的价值为 0 。

 

 1 #include<iostream>
 2 #include<cstring>
 3 using namespace std;
 4 
 5 #define NUM 50              //物品数量的上界 
 6 #define CAP 1500            //背包容量的上界 
 7 int v[NUM];                 //物品的重量 
 8 int w[NUM];                 //物品的价值 
 9 int p[NUM][CAP];            //用于递归的数组。
10 //形参 c 是背包的容量 W,n是物品的数量。 
11 void knapsack(int c, int n) 
12 { 
13     //计算递推边界 
14     int jMax=min(w[n]-1,c);   //分界点。 
15     for( int j=0; j<=jMax; j++) 
16         p[n][j]=0; 
17     for( int j=w[n]; j<=c; j++) 
18         p[n][j]=v[n];
19     for( int i=n-1; i>1; i--)//计算递推式 
20     { 
21         jMax=min(w[i]-1,c); 
22         for( int j=0; j<=jMax; j++) 
23             p[i][j]=p[i+1][j]; 
24         for(int j=w[i]; j<=c; j++) 
25             p[i][j]=max(p[i+1][j], p[i+1][j-w[i]]+v[i]); 
26     } 
27     p[1][c]=p[2][c];         //计算最优值。 
28     if (c>=w[1]) 
29         p[1][c]=max(p[1][c], p[2][c-w[1]]+v[1]); 
30 } 
31 //形参数组 x 是解向量。 
32 void traceback( int c, int n, int x[]) 
33 { 
34     for(int i=1; i<n; i++) 
35     {
36         if (p[i][c]==p[i+1][c]) x[i]=0; 
37         else { x[i]=1; c-=w[i]; } 
38     }
39     x[n]= (p[n][c]) ? 1:0; 
40 } 
41 
42 int main () 
43 {
44     int x[NUM];
45     int W;
46     int n;
47     while (scanf("%d", &W) && W) 
48     {
49         scanf("%d", &n);
50         for (int i=1; i<=n; i++)
51             scanf("%d%d", &w[i], &v[i]);
52         memset (p, 0, sizeof(p));
53         knapsack(W, n);
54         printf("%d
", p[1][W]);
55         traceback(W, n, x);
56         for (int i=1; i<=n; i++)
57             if (x[i]) printf("%d ", i);
58         printf("
");
59     }
60     return 0;
61 }
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原文地址:https://www.cnblogs.com/acm1314/p/4578621.html