经典算法之动态规划(背包问题)

题目:现有四个物品,背包总容量为8,背包最多能装入价值为多少的物品

物品编号:1    2    3    4

物品体积:2    3    4    5

物品价值:3    4    5    6

编号\容量 0 1 2 3 4 5 6 7 8
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 3 3 3 3 3 3 3
2 0 0 3 4 4 7 7 7 7
3 0 0 3 4 5 7 8 9 9
4 0 0 3 4 5 7 8 9  

填表思路:

  1. 装不下当前物品,那么前n个物品最佳组合和前n-1个物品最佳组合一样。
  2. 能装下当前物品
    1. 装入当前物品,背包中给当前物品预留相应空间,前n-1个物品最佳组合加上当前物品的价值,就是总价值
    2. 不装当前物品,那么前n个物品最佳组合和前n-1个物品最佳组合一样
    3. 选取1和2中较大价值,作为当前最佳组合的价值

背包问题回溯:
在使得背包内总价值最大的情况下,背包内装了那些物品

分析:当前价值 10,如果4号物品没装进去,那么当前价值(10)应该和前三个物品总价值(9)应该相同。显然10和9不同,所以4号物品被装进去了。

总结:从后往前回溯,如果前n个物品最佳组合价值和前n-1个物品最佳组合的价值一样,说明第n个物品没有被装入背包。反之,则被装入背包。

代码实现

// Dynamic programming

/* 物品编号  1   2   3   4
   体积     2   3   4   5
   价值     3   4   5   6*/

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int weight[5] = {0, 2, 3, 4, 5};
int value[5] = {0, 3, 4, 5, 6};
int dp[5][9] = {0};
int object[5];

int max(int x, int y){
    return x>y?x:y;
}

void printDp() {
    
    for(int i=0;i<5;i++) {
        for (int j=0; j<9; j++) {
            printf("%d\t",dp[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
        
}

int dpWrite() {

    memset(dp,0,sizeof(dp));
    for (size_t i = 1; i < 5; i++) //物品编号
    {
        for (size_t j = 1; j < 9; j++) // 背包容量
        {
            if(weight[i]>j) //物品放不下
                dp[i][j] = dp[i-1][j]; 
            else
                dp[i][j]= max(dp[i-1][j], value[i] + dp[i-1][j-weight[i]]);
        }
        
    }
    printDp();
}

// 背包回溯问题
void Find(int i, int j) {
    if (i == 0) {
        for (int ii=0; ii<5; ii++) {
            printf("%d ",object[ii]);
        }
        return;
    }
    // 没装入背包
    if (dp[i][j] == dp[i - 1][j]) {
        object[i] = 0;
        Find(i-1, j);
    }
    // 装入背包
    else if (dp[i][j] == value[i] + dp[i - 1][j - weight[i]]) {
        object[i] = 1;
        Find(i-1, j-weight[i]);
    }
}

int main() {
    dpWrite();
    Find(4, 8);
    printf("\n(%d, %d)===>[",4, 8);
    for (int i=0; i<5; ++i) {
        printf("%d ", object[i]);
    }
    printf("]\n");
}

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