背包与树形_黄哲威.pdf
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【背包问题】是一种经典的动态规划问题,主要分为01背包问题和完全背包问题。01背包问题中,我们面临N件物品和一个容量为V的背包。每件物品占用空间Ci,对应价值Wi。目标是选择物品使得放入背包中的价值总和最大,但不能超出背包的容量限制。这个问题是NP完全问题,意味着没有已知的多项式时间解决方案。 在01背包问题中,定义状态转移方程为F[i, v],表示前i件物品在容量为v的背包中能获得的最大价值。方程表示为: F[i, v] = max{F[i - 1, v], F[i - 1, v - Ci] + Wi} 这个方程说明了第i次决策时,我们可以选择放或者不放第i件物品。如果不放,则问题归结为仅考虑前i - 1件物品的子问题,价值为F[i - 1, v];如果放第i件物品,背包剩余容量为v - Ci,这时的最大价值是F[i - 1, v - Ci]加上第i件物品的价值Wi。 为了优化存储,我们希望使用一维数组来解决问题。在计算F[i, v]时,需要保证可以访问到F[i - 1, v]和F[i - 1, v - Ci]的值。这意味着我们需要按照某种顺序遍历状态数组,确保之前的状态已经被计算过。 完全背包问题与01背包类似,区别在于每种物品无限供应。因此,对于每种物品,不仅可以选择放或者不放,还可以选择放任意多件。这会导致状态转移方程有所不同,可能需要考虑更多物品数量的组合情况。 树形动态规划通常涉及树结构的数据操作,包括树的存储方式、遍历算法(如深度优先搜索DFS和广度优先搜索BFS)以及树的信息统计。在树上进行动态规划时,可能会涉及到树的递推关系,例如计算路径和、节点深度、子树信息等,同时需要掌握一些处理技巧,以有效地解决树结构中的优化问题。 在实际应用中,背包问题和树形动态规划常用于互联网领域的资源分配、任务调度、数据结构优化等问题。通过动态规划和树形结构,我们可以设计出高效的算法,解决复杂的问题,提高系统性能。在学习和解决这些问题时,理解和掌握动态规划的思想、状态转移方程以及树的特性是非常重要的。
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