背包问题matlab程序

本文介绍了一种使用模拟退火算法解决背包问题的方法。通过定义初始解、目标函数、冷却参数和扰动机制,算法能够在满足背包容量限制的情况下,寻找能够最大化背包内物品总价值的解。文章详细展示了算法的实现过程,包括如何生成随机扰动、检查约束条件、计算解的优劣以及更新当前解和最佳解。

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clear
clc
a=0.95
k=[5;10;13;4;3;11;13;10;8;16;7;4];
k=-k;
d=[2;5;18;3;2;5;10;4;11;7;14;6];
restriction=46;
num=12;
sol_new=ones(1,num);
E_current=inf;
E_best=inf;
sol_current=sol_new;
sol_best=sol_new;
t0=97;
tf=3;
t=t0;
p=1;
while t>=tf
    for r=1:100
        %产生随机扰动
        tmp=ceil(rand.*num);
        sol_new(1,tmp)=~sol_new(1,tmp);
        %检查是否满足约束
        while 1
            q=(sol_new*d<=restriction);
            if ~q
                p=~p;
                tmp=find(sol_new==1);
                if p
                    sol_new(1,tmp)=0;
                else
                    sol_new(1,tmp(end))=0;
                end
            else
                break
            end
        end
        %计算背包中的物品价值
        E_new=sol_new*k;
        if E_new<E_current
            E_current=E_new;
            sol_current=sol_new;
            if E_new<E_best
                %把冷却过程中最好的解保存下来
                E_best=E_new;
                sol_best=sol_new;
            end
            else
                if rand<exp(-(E_new-E_current)./t)
                    E_current=E_new;
                    sol_current=sol_new;
                else
                    sol_new=sol_current;
                end
            end
        end
        t=t.*a;
    end
    disp('最优解为:')
    sol_best
    disp('物品总价值等于:')
    val=-E_best;
    disp(val)
    disp('背包中物品重量是:')
    disp(sol_best * d)
       

转载于:https://www.cnblogs.com/Xbingbing/p/3269226.html

### 使用MATLAB实现背包问题 #### 背包问题简介 背包问题是组合优化领域的一个经典问题,目标是在不超过给定重量限制的情况下最大化所选物品的价值。这个问题可以通过多种算法解决,其中包括动态规划、回溯法和分支界限法等。 #### 动态规划解决方案 动态规划是一种有效的解决背包问题的方法。这种方法通过构建一个多维表格来存储子问题的结果,从而避免重复计算。以下是使用MATLAB实现0-1背包问题的动态规划方法: ```matlab function [maxValue, selectedItems] = knapsack_dp(weights, values, capacity) n = length(values); dp = zeros(n+1, capacity+1); % 构建dp表 for i = 1:n for w = 0:capacity if weights(i) > w dp(i+1,w+1) = dp(i,w+1); % 不选择第i个物品 else dp(i+1,w+1) = max(dp(i,w+1), dp(i,w-weights(i)+1) + values(i)); % 选择或不选择第i个物品 end end end maxValue = dp(end,end); % 追踪哪些物品被选择了 selectedItems = false(1,n); remainingCapacity = capacity; for i = n:-1:1 if dp(i+1,remainingCapacity+1) ~= dp(i,remainingCapacity+1) selectedItems(i) = true; remainingCapacity = remainingCapacity - weights(i); end end end ``` 此代码实现了经典的0-1背包问题的动态规划解法[^2]。 #### 回溯法解决方案 回溯法则采用深度优先搜索的方式遍历所有可能的选择组合,并记录当前最优解。虽然效率较低,但对于小型实例仍然可行。下面是一个简单的回溯法实现: ```matlab function [bestValue, bestSelection] = knapsack_backtracking(weights, values, capacity) n = length(values); currentWeight = 0; currentValue = 0; bestValue = 0; bestSelection = []; selection = false(1,n); function backtrack(index) if index > n || currentWeight > capacity return; elseif index == n && currentWeight <= capacity if currentValue > bestValue bestValue = currentValue; bestSelection = selection; end else % 尝试不放入index项 backtrack(index + 1); % 放入index项并继续尝试 if (currentWeight + weights(index)) <= capacity selection(index) = true; currentWeight = currentWeight + weights(index); currentValue = currentValue + values(index); backtrack(index + 1); % 恢复状态 selection(index) = false; currentWeight = currentWeight - weights(index); currentValue = currentValue - values(index); end end end backtrack(1); end ``` 这段代码展示了如何利用回溯技术找到最佳装载方案。
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