完全背包问题(二维数组 / 一维数组实现)

完全背包

完全背包的一维和二维dp数组

有 N 件物品和容量为 W 的背包,第 i 件物品的重量是 weight[i],价值是 value[i]

每件物品都有无限个,即同一物品能够放入背包多次,求背包所能装入物品的最大价值总和

完全背包和 0-1 背包不同就在于每种物品有无数件,同一物品能够放入背包多次

二维数组实现

// 完全背包问题
// 二维dp数组
// n个物品 背包容量为m
int knapSack(int n, int m, vector<int>& weight, vector<int>& value) {
    
    
    vector<vector<int> dp(n+1, vector<int>(m+1, 0));
    // dp[i][j]:从前i个物品中选择放入容量为j的背包中得到的最大价值
    // 注意这种定义,第i件物品的重量为weight[i-1],价值为value[i-1]
    // dp[i][j] = max(dp[i-1][j], dp[i-1][j-weight[i-1]] + value[i-1])
    // 初始化
    // 当j=0时,背包容量为0,最大价值为0;当i=0时,也就是前0件物品,也就是没有物品,最大价值也是0
    for (int i = 1; i <= n; i++) {
    
    
        for (int j = 1; j <= m; j++) {
    
    
            if (j - weight[i-1] < 0) // 如果当前背包容量放不下第i件物品,那么前i件物品放入背包得到的最大价值就是前i-1件物品放入获得的最大价值
                dp[i][j] = dp[i-1][j];
            else {
    
     // 如果能放下,从放和不放两种选择里取最大值,这里要注意,其实完全背包二维数组的代码跟一维只有下面一个下标不同,那就是“放i”这个选择,因为是可以重复放的,所以是dp[i]
                dp[i][j] = max(dp[i-1][j], dp[i][j-weight[i-1]] + value[i-1]);
            }
        }
    }
    return dp[n][m];
}

完全背包和 0-1 背包二维dp数组的代码只有一个下标不同

两个 for 循环的遍历顺序是可以颠倒的,这跟递归的本质和递推的方向有关系。dp[i][j] = max(dp[i - 1][j], dp[i][j - weight[i-1]] + value[i-1]);递归公式中可以看出 dp[i][j] 是靠dp[i-1][j]和 dp[i][j - weight[i-1]] 推导出来的,他们俩都在dp[i][j]的左上角方向(包括正左和正上两个方向),分析先遍历物品和先遍历背包的过程,在计算dp[i][j]之前都已经得到了,不影响公式的推导

完全背包和 0-1 背包在能够放下物品 i 时的状态转移公式存在区别

// 0-1 背包
dp[i][j] = max(dp[i-1][j], dp[i - 1][j-weight[i-1]] + value[i-1]);

// 完全背包
dp[i][j] = max(dp[i-1][j], dp[i][j-weight[i-1]] + value[i-1]);

完全背包由于物品可以重复选取,因此是 dp[i][j-weight[i-1]]

一维数组实现

首先回顾0-1背包的核心代码:

for (int i = 0; i < weight.size(); i++) {
    
    
    for (int j = bagWeight; j >= weight[i]; j--) {
    
    
        dp[j] = max(dp[j], dp[j-weight[i]] + value[i]);
    }
}

0-1背包内嵌的循环是从大到小遍历,为了保证每个物品仅被添加一次

完全背包的物品是可以添加多次的,因此要从小到大遍历,即:

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// 先遍历物品,再遍历背包
for(int i = 0; i < weight.size(); i++) {
    
     // 遍历物品
    for(int j = weight[i]; j < bagWeight ; j++) {
    
     // 遍历背包容量
        dp[j] = max(dp[j], dp[j - weight[i]] + value[i]);

    }
}

或者:

// 先遍历背包,再遍历物品
for(int j = 0; j <= bagWeight; j++) {
    
     // 遍历背包容量
    for(int i = 0; i < weight.size(); i++) {
    
     // 遍历物品
        if (j - weight[i] >= 0) dp[j] = max(dp[j], dp[j - weight[i]] + value[i]);
    }
}

完全背包中,对于一维dp数组来说,其实两个for循环嵌套顺序无所谓

因为dp[j]是根据下标j之前所对应的dp[j]计算出来的,只要保证下标j之前的dp[j]都是经过计算的就可以了(容量的遍历是从小到大遍历,也就是从小到大计算)

在这里插入图片描述

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转载自blog.csdn.net/Solititude/article/details/131534308
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