动态规划-背包问题

package demo3;

/**
 * @author xianyu
 * @version 1.0
 * @date 2020/4/10 15:52
 * // 动态规划01背包问题
 */
public class DynamicProgramming {

    public static void main(String[] args) {
//        int[] weight = {2,3,4,5,9};
//        int[] value = {3,4,5,8,10};
//        int[] num = {1,1,1,1,1};
        int[] weight = {3,4,2,5};
        int[] value = {2,3,2,3};
        int[] num = {2,2,1,4};
        int n = weight.length;
        int capacity = 10;
        //ZeroOneKnapsack1(weight,value,n,capacity);
        //completeKnapsack(weight,value,n,capacity);
        multiKnapsack(weight,value,num,n,capacity);
    }


    // weight物品重量  value物品价格 n商品数目 capacity表示背包容量
    public static void ZeroOneKnapsack1(int[] weight,int[] value,int n,int capacity){
        // 初始化动态规划数组
        int[][] dp = new int[n+1][capacity+1];
        // 为了便于理解,将dp[i][0]和dp[0][j]均置为0,从1开始计算
        for(int i=1; i<n+1; i++){
            for(int j=1; j<capacity+1; j++){
                //如果第i件物品的重量大于背包容量j,则不装入背包
                //由于weight和value数组下标都是从0开始,故注意第i个物品的重量为weight[i-1],价值为value[i-1]
                if(weight[i-1]>j){
                    dp[i][j] = dp[i-1][j];
                } else {
                    dp[i][j] = Math.max(dp[i-1][j],dp[i-1][j-weight[i-1]]+value[i-1]);
                }
            }
        }
        int maxValue = dp[n][capacity];
        //则容量为V的背包能够装入物品的最大值为
        System.out.println(maxValue);

        //逆推找出装入背包的所有商品的编号
        int curCapacity = capacity;
        String numStr = "";
        for(int i=n; i>0; i--){
            // 如果dp[i][curCapacity]>dp[i-1][curCapacity], 说明第i件物品是放入背包的
            if(dp[i][curCapacity]>dp[i-1][curCapacity]){
                numStr = i + " " + numStr;
                curCapacity = curCapacity-weight[i-1];
            }
            if(curCapacity==0)
                break;
        }
        System.out.println(numStr);

    }


    // 01背包问题的优化
    // 只用一个一维数组记录状态,dp[i]表示容量为i的背包所能装入物品的最大价值
    // 用逆序来实现
    public static void ZeroOneKnapsack2(int[] weight,int[] value,int n,int capacity){
        int[] dp = new int[capacity+1];
        for(int i=1;i<n+1; i++){
            // 逆序实现
            for(int j=capacity; j>=weight[i-1]; j--){
                dp[j] = Math.max(dp[j-weight[i-1]]+value[i-1],dp[j]);
            }
        }
        System.out.println(dp[capacity]);
    }

/*
     * 第二类背包:完全背包
     * 思路分析:
            * 01背包问题是在前一个子问题(i-1种物品)的基础上来解决当前问题(i种物品),
            * 向i-1种物品时的背包添加第i种物品;而完全背包问题是在解决当前问题(i种物品)
            * 向i种物品时的背包添加第i种物品。
            * 推公式计算时,f[i][y] = max{f[i-1][y], (f[i][y-weight[i]]+value[i])},
            * 注意这里当考虑放入一个物品 i 时应当考虑还可能继续放入 i,
            * 因此这里是f[i][y-weight[i]]+value[i], 而不是f[i-1][y-weight[i]]+value[i]。
*/

    public static void completeKnapsack(int[] weight,int[] value,int n,int capacity){
        // 初始化动态规划数组
        int[][] dp = new int[n+1][capacity+1];
        for (int i = 1; i < n+1; i++) {
            for (int j = 1; j < capacity+1; j++) {
                if(weight[i-1] > j){
                    dp[i][j] = dp[i-1][j];
                } else {
                    dp[i][j] = Math.max(dp[i-1][j],dp[i][j-weight[i-1]]+value[i-1]);
                }
            }
        }

        int maxValue = dp[n][capacity];
        System.out.println(maxValue);

        int curCapacity = capacity;
        String numStr = "";
        for(int i = n; i > 0; i--){
            while(dp[i][curCapacity]>dp[i-1][curCapacity]){
                numStr = i + " " + numStr;
                curCapacity = curCapacity-weight[i-1];
            }
            if(curCapacity==0)
                break;
        }

        System.out.println(numStr);
    }


    // 多重背包问题
    public static void multiKnapsack(int[] weight,int[] value,int[] num,int n,int capacity) {
        // 初始化数组
        int[][] dp = new int[n+1][capacity+1];
        for(int i=1; i<n+1; i++){
            for (int j = 1; j < capacity+1; j++) {
                //如果第i件物品的重量大于背包容量j,则不装入背包
                if(weight[i-1]>capacity){
                    dp[i][j] = dp[i-1][j];
                } else {
                    // 考虑物品件数限制
                    int maxCapacity = Math.min(num[i-1],j/weight[i-1]);  // 最多能够装几个物品i
                    for(int k=0; k<maxCapacity+1; k++){
                        dp[i][j] = Math.max(dp[i-1][j],dp[i-1][j-k*weight[i-1]]+k*value[i-1]);
                    }
                }
            }
        }

        System.out.println(dp[n][capacity]);
        int curCapacity = capacity;
        String numStr = "";
        for(int i=n; i>0; i--){
            //若果dp[i][j]>dp[i-1][j],这说明第i件物品是放入背包的
            while(dp[i][curCapacity]>dp[i-1][curCapacity]){
                numStr = i + " " + numStr;
                curCapacity = curCapacity-weight[i-1];
            }
            if(curCapacity==0)
                break;
        }
        System.out.println(numStr);
    }

}

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采用PyQt5框架与Python编程语言构建图书信息管理平台 本项目基于Python编程环境,结合PyQt5图形界面开发库,设计实现了一套完整的图书信息管理解决方案。该系统主要面向图书馆、书店等机构的日常运营需求,通过模块化设计实现了图书信息的标准化管理流程。 系统架构采用典型的三层设计模式,包含数据存储层、业务逻辑层和用户界面层。数据持久化方案支持SQLite轻量级数据库与MySQL企业级数据库的双重配置选项,通过统一的数据库操作接口实现数据存取隔离。在数据建模方面,设计了包含图书基本信息、读者档案、借阅记录等核心数据实体,各实体间通过主外键约束建立关联关系。 核心功能模块包含六大子系统: 1. 图书编目管理:支持国际标准书号、中国图书馆分类法等专业元数据的规范化著录,提供批量导入与单条录入两种数据采集方式 2. 库存动态监控:实时追踪在架数量、借出状态、预约队列等流通指标,设置库存预警阈值自动提醒补货 3. 读者服务管理:建立完整的读者信用评价体系,记录借阅历史与违规行为,实施差异化借阅权限管理 4. 流通业务处理:涵盖借书登记、归还处理、续借申请、逾期计算等标准业务流程,支持射频识别技术设备集成 5. 统计报表生成:按日/月/年周期自动生成流通统计、热门图书排行、读者活跃度等多维度分析图表 6. 系统维护配置:提供用户权限分级管理、数据备份恢复、操作日志审计等管理功能 在技术实现层面,界面设计遵循Material Design设计规范,采用QSS样式表实现视觉定制化。通过信号槽机制实现前后端数据双向绑定,运用多线程处理技术保障界面响应流畅度。数据验证机制包含前端格式校验与后端业务规则双重保障,关键操作均设有二次确认流程。 该系统适用于中小型图书管理场景,通过可扩展的插件架构支持功能模块的灵活组合。开发过程中特别注重代码的可维护性,采用面向对象编程范式实现高内聚低耦合的组件设计,为后续功能迭代奠定技术基础。 资源来源于网络分享,仅用于学习交流使用,请勿用于商业,如有侵权请联系我删除!
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