背包问题
一、问题描述:
有n 个物品,它们有各自的重量和价值,现有给定容量的背包,如何让背包里装入的物品具有最大的价值总和?
二、动态规划的原理及过程:
eg:number=4,capacity=8
i | 1 | 2 | 3 | 4 |
---|---|---|---|---|
w(体积) | 2 | 3 | 4 | 5 |
v(价值) | 3 | 4 | 5 | 6 |
1.原理
动态规划是把大问题拆分成小问题,通过寻找大问题与小问题的递推关系,解决一个个小问题,最终达到解决原问题的效果。动态规划则通过填写表把所有已经解决的子问题答案纪录下来,在新问题里需要用到的子问题可以直接提取,避免了重复计算,从而节约了时间,所以在问题满足最优性原理之后,用动态规划解决问题的核心就在于填表,表填写完毕,最优解也就找到。
2.过程
(1)用v[i]表示物品价值,w[i]表示物品重量。定义状态dp[i][j]以j为容量为放入前i个物品(按i从小到大的顺序)的最大价值。
(2)初始化边界条件,V(0,j)=V(i,0)=0;
(3)对于每一个物品,有两种选择方法,能装下和不能装下。
第一,包的容量比该商品体积小,装不下,此时的价值与前i-1个的价值是一样的,即V(i,j)=V(i-1,j);
第二,还有足够的容量可以装该商品,但装了也不一定达到当前最优价值,所以在装与不装之间选择最优的一个,即V(i,j)=max{ V(i-1,j),V(i-1,j-w(i))+v(i) }其中V(i-1,j)表示不装,V(i-1,j-w(i))+v(i) 表示装了第i个商品,背包容量减少w(i)但价值增加了v(i);
(4)得出递推关系式:
① j<w(i) V(i,j)=V(i-1,j) //只是为了好理解,可以不用写,不会影响结果。
② j>=w(i) V(i,j)=max{ V(i-1,j),V(i-1,j-w(i))+v(i) }
3.图解
1.初始状态将边界初始化为0。j表示背包的的重量,i表示第i个物品,填表方式为一行一行的填,每次填写的时候取 V(i-1,j),V(i-1,j-w(i))+v(i)中的较大值
2.将数组更新完则是这样的情况。随便取一个举例子,比如第二行第五个的7。它是由3,v[2][2]+4=7中的较大值比较出来的。
代码:
#include <iostream>
using namespace std;
int w[105], val[105];
int dp[105][1005];
int main()
{
int t, m, res=-1;
cin >> t >> m;
for(int i=1; i<=m; i++)
cin >> w[i] >> val[i];
for(int i=1; i<=m; i++) //物品
for(int j=t; j>=0; j--) //容量
{
if(j >= w[i])
dp[i][j] = max(dp[i-1][j-w[i]]+val[i], dp[i-1][j]);
else //只是为了好理解
dp[i][j] = dp[i-1][j];
}
cout << dp[m][t] << endl;
return 0;
}