01背包,完全背包,多重背包

类型物品选择规则动态规划特点遍历顺序典型应用场景
01背包每件物品最多选1次逆序遍历容量,避免重复选择从大到小遍历容量唯一性选择问题(如装物品)
完全背包每件物品可选无限次正序遍历容量,允许重复叠加从小到大遍历容量无限资源问题(如零钱兑换)
多重背包无限资源问题(如零钱兑换)可拆分为多个01背包物品或二进制优化处理拆分后逆序或正序有限次数的资源分配问题

01背包问题

给定容量为V的背包和N件物品,每件物品有重量w[i]和价值v[i],每个物品只能选0或1次,求最大价值

状态转移方程:

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

代码实现:

dp = [0] * (V + 1)
for i in range(1, N+1):
    for j in range(V, w[i]-1, -1):  # 逆序遍历
        dp[j] = max(dp[j], dp[j - w[i]] + v[i])

2. 完全背包问题

物品可无限次选择,其他条件与01背包相同

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

代码实现

dp = [0] * (V + 1)
for i in range(1, N+1):
    for j in range(w[i], V+1):  # 正序遍历
        dp[j] = max(dp[j], dp[j - w[i]] + v[i])

3. 多重背包问题

优化方法

  • 二进制拆分:将C_i分解为1,2,4,...的二进制组合,转化为01背包问题。
  • 单调队列优化:利用滑动窗口思想优化状态转移。
# 拆分物品
new_w, new_v = [], []
for i in range(N):
    k = 1
    while k <= C[i]:
        new_w.append(w[i] * k)
        new_v.append(v[i] * k)
        C[i] -= k
        k *= 2
    if C[i] > 0:
        new_w.append(w[i] * C[i])
        new_v.append(v[i] * C[i])

# 转化为01背包
dp = [0] * (V + 1)
for i in range(len(new_w)):
    for j in range(V, new_w[i]-1, -1):
        dp[j] = max(dp[j], dp[j - new_w[i]] + new_v[i])

 

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