分支界限——01背包问题

这篇博客介绍了如何利用分支界限算法解决经典的01背包问题。01背包问题是NP完全问题,要求在有限的背包容量下,选择物品以最大化总价值。博客详细描述了问题分析、设计思路,并提供了源代码实现,通过优先队列优化了单位价值的选取过程,以提高求解效率。

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01背包问题

背包问题是著名的NP完全问题,在实际生活中有广泛的应用。01背包是背包问题中的一种,也是较简单的一种,有很多种算法可以求解01背包问题,这里介绍利用分支界限的算法。

问题描述

设有n个物品,他们具有各自的重量w和价值v;给定一个具有一个容量W的背包,求将物品有选择的放入背包中,使得装入的物品的价值之和最大?

01背包:物品是完整个体,只存在放或不放两种状态,不能放入一部分。

分析设计

01背包可以通过动态规划的思想求解,详见博客https://blog.youkuaiyun.com/weixin_42182525/article/details/98960071

现在我们通过分支界限的思想进行求解。

  1. 首先我们先将要放入背包的物品按照单位价值进行排序,单位价值 A i = v i / w i A_i=v_i/w_i Ai=vi/wi
  2. 选择边界(上界)函数: U b = v + ( W − w ) ( v i + 1 / w i + 1 ) Ub=v+(W-w)(v_{i+1}/w_{i+1}) Ub=v+(Ww)(v
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