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])