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背包问题(0-1背包,完全背包,多重背包知识概念详解)
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2015-06-14
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背包问题(0-1背包,完全背包,多重背包知识概念详解)内含实例代码解析,详细讲解了背包的基本概念及简单运用问题
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背包问题 (0-1
背包,完全背包,多重背包知识概念详解 )
通过:http://www.cnblogs.com/tanky_woo/archive/
2010/07/31/1789621.html $ $
http://blog.csdn.net/lyhvoyage/article/details/8545852
改编而来
3 种背包的简单概念:
0-1 背包 (ZeroOnePack): 有 N 件物品和一个容量为 V 的背包。每种物品均只有一件
第 i 件物品的费用是 c[i],价值是 w[i]。求解将哪些物品装入背
包可使价值总和最大。
完全背包(CompletePack): 有 N 种物品和一个容量为 V 的背包,每种物品都有无限件可用。
第 i 种物品的费用是 c[i],价值是 w[i]。求解将哪些物品装入背包
可使这些物品的费用总和不超过背包容量,且价值总和最大。
多重背包 (MultiplePack): 有 N 种物品和一个容量为 V 的背包。第 i 种物品最多有 n[i]件可用,
每件费用是 c[i],价值是 w[i]。求解将哪些物品装入背包可使这些
物品的费用总和不超过背包容量,且价值总和最大。
比较三个题概念,会发现不同点在于每种背包的数量,01 背包是每种只有一件,完全背包是每
种无限件,而多重背包是每种有限件。
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—————————————————–
一、0-1 背包:
有 N 件物品和一个容量为 V 的背包。(每种物品均只有一件)第 i 件物品的费用是 c[i],价值
是 w[i]。求解将哪些物品装入背包可使价值总和最大。
这是最基础的背包问题,特点是:每种物品仅有一件,可以选择放或不放。
用子问题定义状态:即 f[i][v]表示前 i 件物品恰放入一个容量为 v 的背包可以获得的最大价值。
则其状态转移方程便是:
f[i][v]=max{f[i-1][v],f[i-1][v-c[i]]+w[i]}
把这个过程理解下:在前 i 件物品放进容量 v 的背包时,
它有两种情况:
第一种是第 i 件不放进去,这时所得价值为:f[i-1][v]
第二种是第 i 件放进去,这时所得价值为:f[i-1][v-c[i]]+w[i]
(第二种是什么意思?就是如果第 i 件放进去,那么在容量 v-c[i]里就要放进前
i-1 件物品)
最后比较第一种与第二种所得价值的大小,哪种相对大,f[i][v]的值就是哪种。
(这是基础,要理解!)
V=10,N=3,c[]={3,4,5}, w={4,5,6}
(1)背包不一定装满
计算顺序是:从右往左,自上而下:因为每个物品只能放一次,前面的体积小的会影响体
积大的
(2)背包刚好装满
计算顺序是:从右往左,自上而下。注意初始值,其中-inf 表示负无穷
这里是用二位数组存储的,可以把空间优化,用一位数组存储。
用 f[0..v]表示,f[v]表示把前 i 件物品放入容量为 v 的背包里得到的价值。把 i
从 1~n(n 件)循环后,最后 f[v]表示所求最大值。
*这里 f[v]就相当于二位数组的 f[i][v]。那么,如何得到 f[i-1][v]和 f[i-1][v-c[i]]+w[i]?(重
点!思考)
首先要知道,我们是通过 i 从 1 到 n 的循环来依次表示前 i 件物品存入的状态。即:for i=1..N
每次算出来二维数组 f[i][0..V]的所有值。那么,如果只用一个数组 f[0..V],能不能保证第 i 次
循环结束后 f[v]中表示的就是我们定义的状态 f[i][v]呢?
f[i][v]是由 f[i-1][v]和 f[i-1][v-c[i]]两个子问题递推而来,能否保证在推 f[i][v]时(也即在第 i
次主循环中推 f[v]时)能够得到 f[i-1][v]和 f[i-1][v-c[i]]的值呢?
事实上,这要求在每次主循环中我们以 v=V..0 的顺序推 f[v],这样才能保证推 f[v]时 f[v-c[i]]
保存的是状态 f[i-1][v-c[i]]的值
代码如下:
for i=1..N
for v=V..0
f[v]=max{f[v],f[v-c[i]]+w[i]};
测试数据:
10,3
3,4
4,5
5,6
这个图表画得很好,借此来分析:
C[v]从物品 i=1 开始,循环到物品 3,期间,每次逆序得到容量 v 在前 i 件物品时可以得到的
最大值。(请在草稿纸上自己画一画)
这里以一道题目来具体看看:
题目:http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=2602
代码在这里:http://www.wutianqi.com/?p=533
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LuckyK_ING
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