装箱问题的动态规划算法和渐进ptas

装箱问题的动态规划算法和渐进ptas

instance:给定n个物体,大小分别为s1,s2,,sn,将其放进大小为m的箱子里

问,需要的最少的箱子的数目是多少。

可以将这个问题抽象成,给定n个物体都在0,1之间,将其放在大小为1的箱子里,球最少的数目。

1.firstfit

这个算法和内存分配算法类似。

把物体放在第一个能够放下的箱子里,如果前面的箱子都放不下,那么重开一个箱子。显然对于这种算法,有:除了最后一个箱子,其他的箱子都应该是超过半满的。否则,假设有两个箱子都没有半满,那么将这两个箱子倒在一起就行了。

so,we get:

opt>isi>(sol1)2

then:

sol2opt

这是对于所有情况都成立的估计。

那么如果所有的箱子都很小呢?假设每个箱子都比γ小,那么只可能有一个箱子里面的东西是小于等于1γ的,其余的所有箱子都应该比1γ大,那么就有以下的估计:

optisi>(1γ)×(sol1)

So:

### 使用动态规划解决装箱问题 #### 动态规划的核心思想 动态规划(Dynamic Programming, DP)是一种通过把原问题分解为相对简单的子问题的方式来求解复杂问题的方。对于装箱问题,目标是在给定容量的容器中放置若干物品,使得总价值最大化或者剩余空间最小化。 在本场景下,假设有一个固定大小的箱子 \( V \),以及 \( n \) 件物品,每件物品有对应的体积 \( v_i \) 可能的价值 \( w_i \)[^2]。如果仅考虑体积而不涉及价值,则可以将其视为一种特殊的 **0/1 背包问题**。 以下是基于 C++ 实现的一个典型例子: ```cpp #include <iostream> using namespace std; int main() { int V, n; cin >> V; // 容器的最大容量 cin >> n; // 物品的数量 int v[n + 1]; // 存储每个物品的体积 for (int i = 1; i <= n; ++i) { cin >> v[i]; } int dp[V + 1]; // 创建数组用于存储状态转移方程的结果 fill(dp, dp + V + 1, 0); // 初始化所有位置为零 // 遍历每一个物品 for (int i = 1; i <= n; ++i) { // 倒序遍历容器容量 for (int j = V; j >= v[i]; --j) { dp[j] = max(dp[j], dp[j - v[i]] + v[i]); } } cout << V - dp[V] << endl; // 输出剩余未使用的空间 return 0; } ``` #### 代码解释 上述程序实现了经典的 **一维动态规划** 来解决装箱问题。具体逻辑如下: - 数组 `dp` 表示当前状态下不同容量下的最优解。 - 外层循环依次处理每个物品;内层循环则从大到小更新状态,防止重复计算同一物品多次放入的情况[^4]。 - 对于任意容量 \( j \geq v_i \),尝试决定是否加入第 \( i \) 个物品: 如果不放此物,则保持原有值 \( dp[j] \); 若选择放入,则新的最大填充量变为 \( dp[j - v_i] + v_i \)。 - 最终结果由差值 \( V - dp[V] \) 得出,即容器剩余可用空间。 这种策略适用于单维度约束条件的情形,比如只关注总体积而忽略其他属性时非常有效。 --- ### 扩展至多维情况 当面对更复杂的三维装箱问题时,除了单纯考虑物体占据的空间外,还需要兼顾高度、宽度等多个因素共同作用的影响。此时可采用更高阶的技术手段如遗传算法或模拟退火来近似找到全局最优解[^1]。不过这些高级技术超出了基础动态规划范畴,在实际编码过程中往往更加繁琐且耗时较长。 ---
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值