(七)0-1背包问题理解

一 问题

给定 N 种物品和一个容量为 V 的背包,物品 i 的体积是 wi,其价值为 ci 。(每种物品只有一个)
如何选择装入背包的物品,使得装入背包中的物品的总价值最大?

假设背包重量不能超过20,从下面几个商品中挑出一个价值最大的解

编号 价值 重量
1 3 2
2 4 3
3 5 4
4 8 5
5 10 9

问题就不多解释了,这个问题是用动态规划来做的。
动态规划三要素:

  1. 状态转移方程
  2. 最优子结构
  3. 边界条件

参考:https://mp.weixin.qq.com/s/3h9iqU4rdH3EIy5m6AzXsg

一般只有这3者都有,才可以用动态规划来解决问题。

二 解题思路

我们知道这种题肯定是可以用暴力枚举法来做的,但那样计算量太大了。从我们人类的角度看,很多枚举情况都是无意义的。

我们可以肯定的是有一种最优解的情况。假设我们称这种情况为Optimal.
那无论是哪种情况(包括Optimal)对各个商品无非就存在两种可能拿或没拿

我们定义一个表达式F(N,W)
这个表单式代表的意义:对前N个商品进行挑选,背包容量为W场景下的最优解。
比如:F(4,12),表示当可选的商品有4种(1-4),背包容量为12下的最优解。

那我们本题的最优解已经出来了:F(5,20)

那接下来怎么解呢?
我们对F(N,W)的解题思路:分析N号lin商品有没有拿的情况下的各自最优解。然后取最大值。
什么意思呢?
F(5,20)为例Optimal情况下,5号商品没拿,那F(5,20)=F(4,20);如果5号商品拿了,那就是F(5,20)=F(4,20-w[5])+v[5]=F(4,11)+10.Optimal到底是哪种情况呢,当然是将前面的两者比较,价值比较大的情况就是Optimal。

问题:为什么只分析5号商品有没有拿,不是所有的商品都有2种情况吗?

理解:一步一步来,我们每次只分析一个商品有没有拿的情况。下一步,分析另一个商品有没有拿的情况。可以肯定地是:最后所有的商品有且都只会分析到一次

那根据上面的分析:我们也得出了状态转移方程
b站视频链接

image.png

最后边界条件

F(N,W)种的N或W只要一个为0,整个值必为0.

如何实现

一般都是画一个图表,把图表填满,就的到解了。java种一般用2维数组表示图表


image.png
public class knapsack {
    
//  private int[] weights = {2,3,4,5,9};
//  private int[] values = {3,4,5,8,10};
    
    private int[] weights = {9,4,5,2,3};
    private int[] values = {10,5,8,3,4};
    
//  int maxWeight = 20;
    
    private int[][] results = new int[6][21];
    
    
    public void knapsack() {
        for(int i = 1;i<=values.length;i++) {//行表示几个元素可能是解的一部分
            for(int j = 1;j<=20;j++) {//列代表容量,列的下标也就是每列的最大重量限制
                int value = 0;
                if(j<weights[i-1]) {
                    value= results[i-1][j];
                }else {
                    //results下标减一表示的是
                    value = results[i-1][j]>results[i-1][j-weights[i-1]]+values[i-1]?results[i-1][j]:results[i-1][j-weights[i-1]]+values[i-1];

                }
                
                results[i][j] = value;
            }
        }
        
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        knapsack k = new knapsack();
        k.knapsack();
        for(int[] subResults:k.results) {
            int index = 0;
            for(int v:subResults) {
                System.out.print(v);
                if(index == 20) {
                    System.out.println();
                }else {
                    System.out.print("\t");
                }
                index++;
            }
        }
    }

}

问题:商品序号必须是按某个属性升序吗?

经上面代码测试,没要求。这也复合常理,只要我们对每个商品都进行了拿或不拿的情况分析,那就ok了。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 160,108评论 4 364
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 67,699评论 1 296
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 109,812评论 0 244
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 44,236评论 0 213
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 52,583评论 3 288
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 40,739评论 1 222
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 31,957评论 2 315
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 30,704评论 0 204
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 34,447评论 1 246
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 30,643评论 2 249
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 32,133评论 1 261
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 28,486评论 3 256
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 33,151评论 3 238
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 26,108评论 0 8
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 26,889评论 0 197
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 35,782评论 2 277
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 35,681评论 2 272

推荐阅读更多精彩内容