0-1 背包问题 Java

本文详细介绍了0-1背包问题的经典解决方案,并通过一个具体的Java实现案例进行了解释。通过对物品的价值和重量进行评估,算法确定了在有限背包容量下能够获得的最大总价值。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

https://blog.youkuaiyun.com/huyang0304/article/details/82286279

 

/**
     * 0-1背包
     * @param val 价值
     * @param weight 重量
     * @param W 背包容量
     * @return 最优解
     */
    public static int knapsack(int[] val, int[] weight, int W) {
        int N = weight.length;   //记录所有的物品数
        int[][] V = new int[N + 1][W + 1];  //创建背包矩阵
        for (int col = 0; col <= W; col++) { //列,背包容量为0
            V[0][col] = 0;
        }
        for (int row = 0; row <= N; row++) {
            V[row][0] = 0;
        }
        for (int item = 1; item <= N; item++) {  //一行一行填充值
            for (int wt = 1; wt <= W; wt++) {  //一列一列填充值
                if (weight[item - 1] <= wt) {  //如果当前物品重量小于等于背包中的当前重量 item为1是,weight[0]是第一个物品的重量
                    //比较不加入该物品时该重量的最大价值(前一行)与当前物品的价值+可以容纳的剩余重量的价值
                    V[item][wt] = Math.max(val[item-1] + V[item-1][wt - weight[item-1]],V[item-1][wt]);
                } else { //如果当前物品重量大于背包中的当前重量
                    V[item][wt]=V[item-1][wt];  //直接使用前一行的最优解
                }
            }
        }
        /*打印矩阵
        for (int[] rows: V) {
            for (int col : rows) {
                System.out.format("%5d",col);
            }
            System.out.println();
        }*/
        return V[N][W];
 
    }

 

### 0-1背包问题Java实现代码 以下是基于动态规划思想的0-1背包问题Java实现代码。动态规划方法通过构建一个二维数组`dp`来存储子问题的解,从而避免重复计算并提高效率[^1]。 ```java public class KnapsackProblem { public static int knapsack(int[] weights, int[] values, int capacity) { int n = weights.length; // 创建 dp 数组,其中 dp[i][j] 表示前 i 个物品在容量为 j 的背包中的最大价值 int[][] dp = new int[n + 1][capacity + 1]; // 填充 dp 数组 for (int i = 1; i <= n; i++) { // 遍历物品 for (int j = 0; j <= capacity; j++) { // 遍历背包容量 if (j < weights[i - 1]) { dp[i][j] = dp[i - 1][j]; // 当前物品无法放入背包 } else { dp[i][j] = Math.max(dp[i - 1][j], dp[i - 1][j - weights[i - 1]] + values[i - 1]); // 取最大值 } } } // 返回最终结果 return dp[n][capacity]; } public static void main(String[] args) { // 示例数据 int[] weights = {2, 3, 4, 5}; // 物品重量 int[] values = {3, 4, 5, 6}; // 物品价值 int capacity = 5; // 背包容量 // 调用函数 int maxValue = knapsack(weights, values, capacity); System.out.println("最大价值: " + maxValue); } } ``` #### 代码解析 1. **输入参数**: - `weights`:表示每个物品的重量。 - `values`:表示每个物品的价值。 - `capacity`:表示背包的最大承重。 2. **核心逻辑**: - 使用二维数组`dp`记录状态转移方程的结果。`dp[i][j]`表示前`i`个物品在容量为`j`的背包中能获得的最大价值。 - 如果当前物品的重量大于背包剩余容量,则不选择该物品;否则,比较选择该物品和不选择该物品两种情况下的最大价值[^2]。 3. **输出结果**: - 最终返回`dp[n][capacity]`,即所有物品在背包容量为`capacity`时的最大价值。 #### 时间与空间复杂度 - 时间复杂度:O(n * C),其中`n`是物品数量,`C`是背包容量。 - 空间复杂度:O(n * C),可以通过优化降低到O(C)[^3]。
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