C++---背包模型---金明的预算方案(每日一道算法2023.3.19)

注意事项:
本题是"dp动态规划—分组背包"的扩展题,建议先理解,再来做这道会帮助很大。

题目:
金明今天很开心,家里购置的新房就要领钥匙了,新房里有一间金明自己专用的很宽敞的房间。
更让他高兴的是,妈妈昨天对他说:“你的房间需要购买哪些物品,怎么布置,你说了算,只要不超过N元钱就行”。
今天一早,金明就开始做预算了,他把想买的物品分为两类:主件与附件,附件是从属于某个主件的,下表就是一些主件与附件的例子:

请添加图片描述

如果要买归类为附件的物品,必须先买该附件所属的主件。
每个主件可以有0个、1个或2个附件。
附件不再有从属于自己的附件。

金明想买的东西很多,肯定会超过妈妈限定的N元。
于是,他把每件物品规定了一个重要度,分为5等:用整数1~5表示,第5等最重要。
他还从因特网上查到了每件物品的价格(都是10元的整数倍)。
他希望在不超过N元(可以等于N元)的前提下,使每件物品的价格与重要度的乘积的总和最大。

设第j件物品的价格为v[j],重要度为w[j],共选中了k件物品,编号依次为:
j1,j2,…,jk,则所求的总和为:v[j1]∗w[j1]+v[j2]∗w[j2]+…+v[jk]∗w[jk]
(其中*为乘号)
请你帮助金明设计一个满足要求的购物单。

输入格式
输入文件的第1行,为两个正整数,用一个空格隔开:N m,其中N表示总钱数,m为希望购买物品的个数。

从第2行到第m+1行,第j行给出了编号为j-1的物品的基本数据,每行有3个非负整数v p q,其中v表示该物品的价格,p表示该物品的重要度(1~5),q表示该物品是主件还是附件。

如果q=0,表示该物品为主件,如果q>0,表示该物品为附件,q是所属主件的编号。

输出格式
输出文件只有一个正整数,为不超过总钱数的物品的价格与重要度乘积的总和的最大值(<200000)。

数据范围
N<32000,m<60,v<10000

输入:
1000 5
800 2 0
400 5 1
300 5 1
400 3 0
500 2 0
输出:
2200
#include <cmath>
#include <cstring>
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;
typedef pair<int, int> PII;

const int N = 70, M = 32010;
int n, m, f[M];             //n总物品数量,m总钱数,
PII master[N];              //存储所有主物品
vector<PII> servant[N];     //存储所有附属物品,注意这是个二维数组

int main() {
    
    
    //读入
    cin >> m >> n;
    for (int i = 1; i<=n; i++) {
    
    
        int v, p, q;
        cin >> v >> p >> q;
        if (!q) master[i] = {
    
    v, v*p};           //如果q>0,说明是主物品
        else servant[q].emplace_back(v, v*p);   //如果q=0,说明是附属物品,以servant下标表示该附属物品属于哪个主物品
    }

    //分组背包dp(物品->体积->决策)
    //物品
    for (int i = 1; i<=n; i++) {
    
    
        //体积
        for (int j = m; j>=0; j--) {
    
    
            //决策
            //这里是用二进制优化枚举,因为很容易发现当有0个附属品时,当前组有2^0种选择,有1个附属品时是2^1种选择,两个就是2^2=4种,
            for (int k = 0; k < (1 << servant[i].size()); k++) {
    
        //这里就是先看是2的几次方种选择
                int v = master[i].first, w = master[i].second;
                for (int u = 0; u < servant[i].size(); u++) {
    
       //这里枚举二进制中的每一位数
                    if ((k >> u) & 1) {
    
                             //如果第u位为1,说明选择附属品u
                        v += servant[i][u].first;
                        w += servant[i][u].second;
                    }
                }
                if (j >= v) f[j] = max(f[j], f[j-v]+w);     //更新dp
            }
        }
    }

    cout << f[m];
}

思路:
一道分组背包的应用题,来讲一下如何将题目转变为分组背包吧。

首先从题目中得知,每个附属物品都必须先购买主物品,那也就是说,可以将每个主物品和其附属品看为一组,而从题目中得知每个主物品最多只有两个附属品,那假设我们现在有一个主物品i,有两个附属品s1和s2,可以列出下面这个二进制表来枚举每种情况:

00:一个附属品都不选,当前组的体积和价值就是仅有主物品i
01:选第二个附属品,体积和价值是 s2+i
10:选第一个附属品,体积和价值是 s1+i
11:两个附属品都选,体积和价值是 s1+s2+i

这样就可以把这个组看作有四件物品 ,每个物品的体积和价值也都分别求出来了,就可以转换为一道经典的分组背包问题来计算啦。

本题的难点主要是在附属品的数量是动态的,所以如何存储这些动态数据和如何将每组内“物品”的体积和价值计算出来就是关键。

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声明:
算法思路来源为y总,详细请见https://www.acwing.com/
本文仅用作学习记录和交流

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转载自blog.csdn.net/SRestia/article/details/129647915