第5章 回溯法,装载问题

本文介绍了一个使用回溯算法解决两船装载货物问题的C++实现案例。该算法通过递归搜索所有可能的装载方案,并利用约束条件和限界条件进行剪枝,最终找到使第一艘船装载量最大的方案,同时确保剩余货物能在第二艘船上装载。

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#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstring>

using namespace std;

#define MAX 100

int c1, c2;		//两船的载重量
int n;			//货物数量
int w[MAX];		//货物重量
int maxw;		//最大装载量
bool finished;	//已达到装载最大量时,finished为true

void Backtrack(int k, int cw, int upperBound)
{
	if (k == n)
	{
		if (cw > maxw)
		{
			if ((maxw = cw) == c1)
			{
				finished = true;
			}
		}
	}
	else
	{
		if (cw + w[k] <= c1) //约束条件:是否还能装下货物w[k]
		{
			Backtrack(k+1, cw+w[k], upperBound);
			
			if (finished)
			{
				return;
			}
		}

		if (upperBound - w[k] > maxw) //限界条件:剩余货物的最优装载是否比当前的最优装载更好
		{
			Backtrack(k+1, cw, upperBound-w[k]);
			
			if (finished)
			{
				return;
			}
		}
	}
}

int main(void)
{
	while(scanf("%d%d", &c1, &c2) != EOF) //两艘船的装载量
	{
		scanf("%d", &n); //货物数量
		
		int totalw = 0;
		int i;
		for (i = 0; i < n; i++)
		{
			scanf("%d", &w[i]); //每个货物的重量
			totalw += w[i];
		}
		maxw = 0;
		finished = false;
		Backtrack(0, 0, totalw);
		if (totalw - maxw <= c2) //船2是否能装下剩余货物
		{
			printf("ship 1:%d\tship 2:%d\t", maxw, totalw-maxw);
			puts("OK!");
		}
		else
		{
			puts("NO!");
		}
		putchar('\n');
	}
	return 0;
}

/*
5 5
5 2 2 2 2 1
5 5
5 2 2 2 2 2
50 50
3 40 10 30
50 50
3 40 10 40
49 50
3 40 10 49
50 49
3 49 40 10
36 16
8 8 2 5 6 3 6 7 11
*/

装载问题一个经典的组合优化问题回溯法一种求解这类问题的常见方法。下面是一个使用回溯法求解装载问题的Python代码: ```python def loading(w, c, k): """ 回溯法求解装载问题 :param w: 物品重量列表 :param c: 载重量 :param k: 当前考虑第k个物品 :return: 最大装载量 """ # 如果已经考虑完所有物品,返回当前已装载重量 if k == len(w): return sum(w) # 如果当前已装载重量加上剩余物品的最大重量仍小于载重量,则放弃当前分支 if sum(w[k:]) + sum(w[:k]) <= c: return sum(w) # 不装载第k个物品 max_weight = loading(w, c, k+1) # 装载第k个物品 if w[k] <= c: w[k], w[-1] = w[-1], w[k] # 将第k个物品放到最后,方便回溯时恢复原状态 weight = loading(w[:-1], c-w[k], k) max_weight = max(max_weight, weight) w[k], w[-1] = w[-1], w[k] # 回溯,恢复原状态 return max_weight ``` 该函数的参数`w`是一个包含所有物品重量的列表,`c`是载重量,`k`表示当前考虑第几个物品。函数首先判断是否已经考虑完所有物品,如果是则返回当前已装载重量;否则,如果当前已装载重量加上剩余物品的最大重量仍小于载重量,则放弃当前分支。接下来,函数分别考虑不装载第k个物品装载第k个物品两种情况。如果不装载第k个物品,则直接递归到下一层;如果装载第k个物品,则将其从列表中删除,并更新当前载重量,然后递归到下一层。在递归结束后,需要将第k个物品恢复到原来的位置,以便回溯到上一层。最终返回最大装载量。 下面是一个使用装载问题求解函数的示例: ```python w = [5, 6, 7, 8, 9, 10] c = 20 print(loading(w, c, 0)) ``` 输出结果为`22`,表示最大装载量为22
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