【C++】洛谷P1048 [NOIP2005 普及组] 采药

使用动态规划解决01背包问题
这篇博客介绍了一个关于采药的问题,其实质是一个经典的01背包问题。题目中,辰辰需要在限定时间内采集价值最大的草药,每个草药都有采摘时间和相应价值。通过动态规划的方法,可以求解在给定时间内能获取的最大草药总价值。博主提供了代码实现,利用二维数组dp进行状态转移,从而找出最优解。

[NOIP2005 普及组] 采药

题目描述

辰辰是个天资聪颖的孩子,他的梦想是成为世界上最伟大的医师。为此,他想拜附近最有威望的医师为师。医师为了判断他的资质,给他出了一个难题。医师把他带到一个到处都是草药的山洞里对他说:“孩子,这个山洞里有一些不同的草药,采每一株都需要一些时间,每一株也有它自身的价值。我会给你一段时间,在这段时间里,你可以采到一些草药。如果你是一个聪明的孩子,你应该可以让采到的草药的总价值最大。”

如果你是辰辰,你能完成这个任务吗?

输入格式

第一行有 222 个整数 TTT1≤T≤10001 \le T \le 10001T1000)和 MMM1≤M≤1001 \le M \le 1001M100),用一个空格隔开,TTT 代表总共能够用来采药的时间,MMM 代表山洞里的草药的数目。

接下来的 MMM 行每行包括两个在 111100100100 之间(包括 111100100100)的整数,分别表示采摘某株草药的时间和这株草药的价值。

输出格式

输出在规定的时间内可以采到的草药的最大总价值。

样例 #1

样例输入 #1

70 3
71 100
69 1
1 2

样例输出 #1

3

提示

【数据范围】

  • 对于 30%30\%30% 的数据,M≤10M \le 10M10
  • 对于全部的数据,M≤100M \le 100M100

【题目来源】

NOIP 2005 普及组第三题

思路: 典型的01背包问题,设v[i]为草药的价值,w[i]为草药所需时间,dp[i][j]表示采药时间为j时采集前i个草药能获得的最大价值,则状态转移方程为:

dp[i][j]=max(dp[i−1][j−w[i]])+v[i],dp[i−1][j])

代码:

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int t, m, a[105], cnt[105], ans[1005][105];
int main(){
    cin >> t >> m;
    for(int i = 1; i <= m; i++){
        cin >> a[i] >> cnt[i];
    }
    for(int i = 1; i <= m; i++){
        for(int j = 1; j <= t; j++){
            if(j >= a[i]) ans[j][i] = max(ans[j][i - 1], ans[j - a[i]][i - 1] + cnt[i]);
            else ans[j][i] = ans[j][i - 1];
        }
    }
    cout << ans[t][m];
    return 0;
}
P1048 [NOIP 2005 普及组] 采药问题是经典的 0 - 1 背包问题。需要在总时间 T 内采摘 M 株草药,每株草药有采摘时间 `tim[i]` 和价值 `val[i]`,目标是在不超过总时间的前提下,大化采摘草药的总价值,且每种草药只能选择采或不采(不可分割)。 ### 解题思路 该问题本质上是背包容量为总时间 T,物品为草药,物品重量为采摘时间,物品价值为草药价值的 0 - 1 背包问题。可采用动态规划解法: - **定义状态**:定义 `dp[i][j]` 表示考虑前 i 株草药,在时间 j 内能获得的大价值。 - **状态转移方程**: - 不选第 i 株草药:`dp[i][j] = dp[i - 1][j]`。 - 选第 i 株草药(需 `j ≥ tim[i]`):`dp[i][j] = max(dp[i][j], dp[i - 1][j - tim[i]] + val[i])`。 - **初始化**:`dp[0][j] = 0`(没有草药时价值为 0)。 - **答案**:`dp[M][T]`(前 M 株草药在时间 T 内的大价值)。 也可用一维数组(滚动数组)优化空间,不过原代码使用二维数组更易理解 [^4]。 ### 代码实现 #### 二维数组实现 ```cpp #include<bits/stdc++.h> using namespace std; int w[1005], v[1005]; int f[1005][1005]; int main() { int a, b; cin >> a >> b; for(int i = 1; i <= b; i++) cin >> w[i] >> v[i]; f[0][0] = 0; for(int i = 1; i <= a; i++) f[0][i] = 0; for(int i = 1; i <= b; i++) f[i][0] = 0; for(int i = 1; i <= b; i++) { for(int j = 1; j <= a; j++) { if(w[i] <= j) { 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[b][a]; return 0; } ``` #### 一维数组(滚动数组)实现 ```cpp #include<iostream> #include<cstring> using namespace std; struct herbs { // 创建草药的结构体记录采摘所需时间和价值 int time; int value; }; int T, M; int main() { cin >> T >> M; herbs list[M + 10]; int maxval[T + 10]; // 记录大价值 for(int i = 1; i <= M; ++i) // 输入草药信息 cin >> list[i].time >> list[i].value; for(int i = 0; i <= T; ++i) { // 初始化大价值 if(list[1].time <= i) maxval[i] = list[1].value; else maxval[i] = 0; } for(int i = 2; i <= M; ++i) { for(int j = T; j >= 0; --j) { if(list[i].time <= j) maxval[j] = max(maxval[j], maxval[j - list[i].time] + list[i].value); } } cout << maxval[T]; return 0; } ```
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