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C++实现动态规划背包问题
2023-07-04 10:02:05 深夜i     --     --
C++ 动态规划 背包问题 实现

背包问题是动态规划中的经典问题,主要是考虑如何在一个有限的背包容量内,能够存放最大价值的物品。其中有两种形式:01背包和完全背包。C++是一种高效的编程语言,能够实现复杂的算法和数据结构,下面将介绍C++实现动态规划背包问题的过程。

首先,需要明确背包问题的定义。01背包问题意味着每个物品只能选择一个或不选,而完全背包问题意味着每个物品可以选择多个或不选。根据题目的不同,需要采用不同的算法进行解决。

对于01背包问题来说,我们通常使用动态规划的方法解决。动态规划的思想在于将整个问题划分为子问题,并将结果保存在数组中,以便后续使用。对于01背包问题来说,定义一个二维数组dp[i][j],表示前i个物品在j容量下的最大价值。

在dp的求解过程中,需要确定状态转移方程。对于每个物品来说,有两种情况:选或不选。如果选择该物品,那么当前背包剩余容量减少这个物品的重量,背包能够装下的最大价值也就加上这个物品的价值。如果不选择该物品,那么当前背包状态与前i-1个物品的状态相同。所以,状态转移方程可以写为:

dp[i][j] = max(dp[i-1][j], dp[i-1][j-w[i]] + v[i]) // v[i]表示第i个物品的重量,w[i]表示第i个物品的价值

当i=0或j=0时,dp[i][j]的值为0。最终,dp[n][m]即为问题的解。

对于完全背包问题来说,定义一个一维数组dp[j],表示在容量为j的情况下能够得到的最大价值。其中dp[j]的值需要在遍历物品时进行更新。在更新dp[j]时,需要找到一个可行的初值k,满足j-k*w[i]>=0,并且状态更新后的dp[j-k*w[i]]+k*v[i]比原来的dp[j]更大。

实现动态规划背包问题的代码如下:

//01背包问题

int bag01(int n, int m, vector & w, vector & v) {

  vector > dp(n+1, vector (m+1, 0));

  for(int i=1; i<=n; i++) {

    for(int j=1; j<=m; j++) {

      if(j-w[i]<0) dp[i][j] = dp[i-1][j];

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

    }

  }

  return dp[n][m];

}

//完全背包问题

int bagComplete(int n, int m, vector & w, vector & v) {

  vector dp(m+1, 0);

  for(int i=1; i<=n; i++) {

    for(int j=w[i]; j<=m; j++) {

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

    }

  }

  return dp[m];

}

总结来说,C++实现动态规划背包问题需要先确定问题的类型和算法,再通过解决子问题来求解整个问题,最终得到最优解。

  
  

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