DP + 01背包问题:饭卡
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01背包问题
01背包问题是指:给定 n 件物品和一个空间为 C 的背包,第i件物品的体积是vi,其价值为wi 。应该如何选择装入背包的物品,在不超过背包容量的前提下,使装入背包中的物品总价值最大?注意每个物品都只有一个,即每个物品都只有装与不装两种情况。
对于01背包问题,首先我们肯定可以使用DFS的方法解决,枚举每个物品装还是不装,使用一个变量ans来保存每种不超过背包体积的方法中,价值最大的那个,那么时间复杂度为O(2^n)。但是这种暴力枚举的方法在n较大的情况下将会超时,我们可以用DP来求解01背包问题。
我们可以依次遍历物品,对于每种物品,都只有两种处理方式,选择装入或不装入。首先我们考虑n=1的情况,就是只有一件物品,如果我们把它装入,那么剩余空间就会减少,但价值会增加。如果不装入,那么剩余空间不会变,但是总价值也不会变化。我们可以把初始情况看作处理了第0件物品之后的情况(第0件物品实际不存在),显然处理第0件物品之后,背包所剩空间为C,价值为0。放了第一件物品之后呢?所剩空间:C-v1,价值:0+w1。不放第一件呢?所剩空间:C,价值:0。也就是说,我们处理完第i件物品后(装或不装),都会有一个对应的背包中物品所占的体积,以及所获得的价值,每次处理一个物品都可能导致状态的转移。
我们可以转换一下思路,把背包容量为0 ~ C的情况都求出来,背包容量大的状态由背包容量小的状态装入了物品而转移得到。那么我们定义一个状态:dp[i][j],即:背包容量为j时,处理完第i件物品后,获得的最大价值。i的范围为1 ~ n,背包容量j的范围为0 ~ C。那么显然有dp[0][0~C]=0;处理第一件物品时,我们可以选择装入也可以选择不装入,若不装入,dp[1][j] = dp[0][j]
,若装入,则dp[1][j]
将从状态dp[0][j - v1]
转移得到,即背包容量大的状态由背包容量小的状态装入了物品而转移得到。我们从其中选择价值最大的情况,即:
dp[1][j]=max(dp[0][j],dp[0][j-v1]+w1)
;
那么推广下去就可以写成:
for (int i = 1; i <= n; i++) {
for (int j = C; j >= 0; j--) {
if (j >= vi) {
dp[i][j] = Math.max(dp[i - 1][j], dp[i - 1][j - vi] + wi);
} else {
dp[i][j] = dp