c语言-01背包问题

01背包问题

问题：有N件物品和一个容量为V的背包。第i件物品的费用是c[i]，价值是w[i]。求解将哪些物品装入背包可以使价值总和最大。

分析：

这是最基础的背包问题，特色是：每种物品仅有一件，能够选择放或不放。

用子问题定义状态：即f[i][v]表示前i件物品恰放入一个容量为v的背包能够得到的最大价值。则其状态转移方程即是：

f[i][v]=max{f[i-1][v],f[i-1][v-c[i]]+w[i]}

这个方程很是重要，基本上全部跟背包相关的问题的方程都是由它衍生出来的。因此有必要将它详细解释一下：“将前i件物品放入容量为v的背包中”这个子问题，若只考虑第i件物品的策略（放或不放），那么就能够转化为一个只牵扯前i-1件物品的问题。若是不放第i件物品，那么问题就转化为“前i-1件物 品放入容量为v的背包中”，价值为f[i-1][v]；若是放第i件物品，那么问题就转化为“前i-1件物品放入剩下的容量为v-c[i]的背包中”，此时能得到的最大价值就是f[i-1][v-c[i]]再加上经过放入第i件物品得到的价值w[i]。

优化：

以上方法的时间和空间复杂度均为O(VN)，其中时间复杂度应该已经不能再优化了，但空间复杂度却能够优化到O。

先考虑上面讲的基本思路如何实现，确定是有一个主循环i=1..N，每次算出来二维数组f[i][0..V]的全部值。那么，若是只用一个数组 f[0..V]，能不能保证第i次循环结束后f[v]中表示的就是咱们定义的状态f[i][v]呢？f[i][v]是由f[i-1][v]和f[i-1] [v-c[i]]两个子问题递推而来，可否保证在推f[i][v]时（也即在第i次主循环中推f[v]时）可以获得f[i-1][v]和f[i-1] [v-c[i]]的值呢？事实上，这要求在每次主循环中咱们以v=V..0的顺序推f[v]，这样才能保证推f[v]时f[v-c[i]]保存的是状态 f[i-1][v-c[i]]的值。伪代码以下：

for i=1..N

    for v=V..0

        f[v]=max{f[v],f[v-c[i]]+w[i]};

代码实现：

 1 /***************01背包问题******************/
 2 #include <iostream>
 3 
 4 using namespace std;
 5 #define INF -65536
 6 const int V=1000;//定义体积的最大值；
 7 const int T=5;//定义商品的数目；
 8 int f[V+1];
 9 //#define EMPTY
10 int w[T]={6,8,3,9,2};//商品的价值；
11 int c[T]={400,600,500,600,900};//商品的体积；
12 int package()
13 {
14     #ifdef EMPTY//能够不装满
15         for(int i=0;i<=V;i++)//条件编译，表示能够不存储满
16         {
17             f[i]=0;
18         }
19     #else//必须装满
20         f[0]=0;
21         for(int i=1;i<=V;i++)//条件编译，表示必须存储满
22         {
23             f[i]=INF;
24         }
25     #endif // EMPTY
26     for(int i=0;i<T;i++)
27     {
28         for(int v=V;v>=c[i];v--)
29         {
30             f[v]=max(f[v],f[v-c[i]]+w[i]);
31         }
32     }
33     return f[V];
34 }
35 int main()
36 {
37     int temp;
38     temp=package();
39     cout<<temp<<endl;
40     return 0;
41 }

说

咱们看到的求最优解的背包问题题目中，事实上有两种不太相同的问法。有的题目要求“刚好装满背包”时的最优解，有的题目则并无要求必须把背包装满。一种区别这两种问法的实现方法是在初始化的时候有所不一样。

若是是第一种问法，要求刚好装满背包，那么在初始化时除了f[0]为0其它f[1..V]均设为-∞，这样就能够保证最终获得的f[N]是一种刚好装满背包的最优解。

若是并无要求必须把背包装满，而是只但愿价格尽可能大，初始化时应该将f[0..V]所有设为0。

为何呢？能够这样理解：初始化的f数组事实上就是在没有任何物品能够放入背包时的合法状态。若是要求背包刚好装满，那么此时只有容量为0的背包可能被价值为0的nothing“刚好装满”，其它容量的背包均没有合法的解，属于未定义的状态，它们的值就都应该是-∞了。若是背包并不是必须被装满，那么 任何容量的背包都有一个合法解“什么都不装”，这个解的价值为0，因此初始时状态的值也就所有为0了。

明：