解:设f[i]表示重量在i以内的情况下,所有物体价值的总和的最优解(也就是说越大越好)。
状态转移方程:f[i]=max(f[i],f[i-c[j]]+w[j])
注:max中的f[i]是不选择第j种物体的情况,f[i-c[j]]+w[j]是选择第j种物体的情况。
边界:f[0]=0
最后的答案:f[v]//v表示背包允许的总重量。
主要代码如下:
f[0]=0;//边界。
for(i=1;i<=n;i++)
for(j=v;j>=c[i];j--)
f[i]=max(f[i],f[i-c[j]]+w[j]);//动态规划。
cout<<f[v]<<endl;//答案。
注:以上程序中,c[j]表示第j种物体的重量,w[j]表示第j种物体的价值。
有 N 件物品和一个容量为 V 的背包。第 i 件物品的费用是 w[i],价值是 p[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。
本文按照动态规划的标准模式解析:http://blog.csdn.net/hearthougan/article/details/53749841
0-1背包问题,表示的是每个物品只有一件,每件物品不能分割,在不超过背包容量的同时,如何选取物品,使得背包所装的价值最大(背包可以装不满)。这是一个经典的动态规划问题,有《背包九讲》珠玉在前,我所能做的也只是按自己的理解,加以分析这个问题。如果需要《背包九讲》请点击:
http://download.csdn.net/detail/hearthougan/5891267
不妨设集合表示n个物品,该问题的某一个最优解集合为
。
1、最优子结构
我们已经假设该问题的最优解为A,那么对于某个物品,令
,表示原问题除去物品
后的一个子问题,那么
,就是该子问题的一个最优解。可反证此问题,即存在一个
是子问题的最优解解,那么
,所得的集合
一定比原问题最优解集合S所得的最大价值要大,这与假设矛盾。因此原问题的最优解一定包含子问题的最优解,这就证明了最优子结构性质。
2、递归地定义最优解的值
对于每个物品我们可以有两个选择,放入背包,或者不放入,有n个物品,故而我们需要做出n个选择,于是我们设f[i][v]表示做出第i次选择后,所选物品放入一个容量为v的背包获得的最大价值。现在我们来找出递推公式,对于第i件物品,有两种选择,放或者不放。
<1>:如果放入第i件物品,则f[i][v] = f[i-1][v-w[i]]+p[i],表示,前i-1次选择后所选物品放入容量为v-w[i]的背包所获得最大价值为f[i-1][v-w[i]],加上当前所选的第i个物品的价值p[i]即为f[i][v]。
<2>:如果不放入第i件物品,则有f[i][v] = f[i-1][v],表示当不选第i件物品时,f[i][v]就转化为前i-1次选择后所选物品占容量为v时的最大价值f[i-1][v]。则:
f[i][v] = max{f[i-1][v], f[i-1][v-w[i]]+p[i]}
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]就相当于二维数组的f[i][v]。
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
现在思考如何能在是f[v]表示当前状态是容量为v的背包所得价值,而又使f[v]和f[v-c[i]]+w[i]标签前一状态的价值?
逆序
这就是关键!
这是动态转移方程:f[v]=max{f[v],f[v-c[i]]+w[i]};
关于01背包
呐,为什么叫它01背包呢,因为装进去就是1,不装进去就是0.所以针对每个物品就两种状态,装,不装(请允许我用这么老套的开篇,相信听过很多次背包讲解的人,大多都是这个开篇的)所以咯,我这个背包啊,只要有足够大的空间,这个物品是有可能被装进去的咯。
所以有状态转移方程
dp[i][j]=max(dp[i-1][j],dp[i-1][j-weight[i]]+value[i]);
然后二维数组的代码写法分分钟就出来了,反正都是跟前一个状态去转移,也没有什么写法上的限制。
然后啊,我们来仔细分析分析就会发现,这个数组开销还是很大的,因为是二维的,万一哪个数据一大,分分钟内存超限,因此有了下边的解法
#include<bits/stdc++.h>//别学我
using namespace std;
int dp[1005][1005];
int weight[1005];
int value[1005];
int main()
{
int n,m;
cin>>m>>n;
memset(dp,0,sizeof(dp));//数组清空,其实同时就把边界给做了清理
for(int i=1; i<=n; i++)
cin>>weight[i]>>value[i];
//从1开始有讲究的因为涉及到dp[i-1][j],从0开始会越界
for(int i=1; i<=n; i++)//判断每个物品能否放进
{
for(int j=0; j<=m; j++)//对每个状态进行判断
//这边两重for都可以倒着写,只是需要处理最边界的情况,滚动数组不一样
{
if(j>=weight[i])//能放进
dp[i][j]=max(dp[i-1][j],dp[i-1][j-weight[i]]+value[i]);
else dp[i][j]=dp[i-1][j];//不能放进
}
}
cout<<dp[n][m]<<endl;
return 0;
}
传说中的---------------滚动数组!!!
啊?什么是滚动数组。
说白了二维数组只是把每个物品都跑一遍,然后到最后一个物品的时候输出答案,那么过程值只是计算的时候用一次,我没必要存下来。所以用一个数组去滚动存储,然后用后一个状态的值去覆盖前面一个状态。然后形象的叫它:滚动数组(ma!dan!一点都不形象,我理解了好久)
好吧,假装很形象。
那么问题来了,怎么样用一维的去代替二维的工作,或者说怎么去思考。这是一个难点。
那么我们想,遍历物品的那个for肯定不能省去,然后里边的for也不能省。。。。那么。就把那个i给他删了吧,好像确实没啥用哦。
然后就出现了这样的代码
for(int i=1; i<=n; i++)
{
for(int j=weight[i]; j<=m; j++)
{
dp[j]=max(dp[j],dp[j-weight[i]]+value[i]);
}
}
看上去好像很厉害的样子,但是这个绝对是错的,因为第二个for里存在某个dp[j]被改动过,然后再次影响到更大的j。就像我们再对一个数组进行移位操作,一不小心就全部成了一样的数。(别笑,你们以前肯定碰到过|||- -)
额。。回到正题,上边的代码会有重复影响,确实歪打正着的碰上了另一个背包。这个另说,现在附上正确的思路。
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int dp[1005];//滚动数组的写法,省下空间省不去时间
int weight[1005];
int value[1005];
int main()
{
int n,m;
cin>>m>>n;
memset(dp,0,sizeof(dp));
for(int i=1; i<=n; i++)
cin>>weight[i]>>value[i];
for(int i=1; i<=n; i++)//对每个数判断,可反
{
for(int j=m; j>=weight[i]; j--)//这里这个循环定死,不能反,反了就是完全背包
{
dp[j]=max(dp[j],dp[j-weight[i]]+value[i]);//其实不断在判断最优解,一层一层的
}
}
cout<<dp[m]<<endl;
return 0;
}
其实就是规定从m开始循环,保证了选择这个物品时,肯定不会重复使用状态。