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C++动态规划算法解决0/1背包问题
2023-06-29 10:09:06 深夜i     --     --
C++ 动态规划 0/1背包问题 算法

背包问题指的是一个背包容量固定,而待放入背包的物品重量和价值不同的情况下,如何选择物品可以使得背包中的总物品价值最大。0/1背包问题特指每种物品只有一件,要么放入背包,要么不放入背包,不能进行拆分。

C++动态规划算法是解决0/1背包问题的常用方法之一。动态规划是一种将一个大问题分解成多个子问题的算法,逐一解决子问题从而得到最终解决方案的方法。

动态规划算法的解题思路分为三步:

1. 定义状态:设计状态表示方法,给每个子问题进行命名。

2. 状态转移方程:建立各个子问题之间的转移关系式,描述由已知子问题向未知子问题的扩展方式。

3. 边界条件:确定初值或终值,即已知子问题的解,在某些解题过程中还需要确定某些限制条件。

下面是C++动态规划算法解决0/1背包问题的具体步骤:

1. 定义状态:设f[i][j]表示前i件物品放入容量为j的背包中所获得的最大价值。(i与j均从1开始)

2. 状态转移方程:背包问题的状态转移方程非常简单明了,当考虑装第i件物品时,我们有两种选择:放入或不放入背包。如果我们选择不放入第i件物品,那么问题就从f[i-1][j]变成了f[i-1][j],即前i-1件物品放入容量为j的背包中所获得的最大价值;如果我们选择放入第i件物品,那么问题就从f[i-1][j]变成了f[i-1][j-w[i]]+v[i],即前i-1件物品放入容量为j-w[i]的背包中所获得的最大价值再加上第i件物品的价值v[i]。于是得到了状态转移方程:

  f[i][j] = max(f[i-1][j], f[i-1][j-w[i]]+v[i])

  当前i件物品重量的和小于等于j,此时才能把第i件物品装入背包中。

3. 边界条件:当i=0或j=0时,f[i][j]都等于0。

最终,通过动态规划算法,我们可以得到放入物品所获得的最大价值。C++代码如下:

int main() {

  int n, m;

  cin >> n >> m;

  vector w(n+1), v(n+1);

  for (int i = 1; i <= n; ++i) {

    cin >> w[i] >> v[i];

  }

  vector > f(n+1, vector (m+1, 0));

  for (int i = 1; i <= n; ++i) {

    for (int j = 1; j <= m; ++j) {

      if (j >= w[i]) {

        f[i][j] = max(f[i-1][j], f[i-1][j-w[i]]+v[i]);

      } else {

        f[i][j] = f[i-1][j];

      }

    }

  }

  cout << f[n][m] << endl;

  return 0;

}

C++动态规划算法解决0/1背包问题,通过定义状态、状态转移方程、边界条件,可以选出所需物品,使得背包总价值最大。该算法在编程设计和面试中都具有重要的价值。

  
  

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