背包问题(Knapsack Problem)

说明:假设有一个背包的负重最多可达8公斤,而希望在背包中装入负重范围内可得之总价物品,假设是水果好了,水果的编号、单价与重量如下所示:

0 李子 4KG NT$4500
1 苹果 5KG NT$5700
2 橘子 2KG NT$2250
3 草莓 1KG NT$1100
4 甜瓜 6KG NT$6700


解法:背包问题是关于最佳化的问题,要解最佳化问题可以使用「动态规划」(Dynamic programming),从空集合开始,每增加一个元素就先求出该阶段的最佳解,直到所有的元素加 入至集合中,最后得到的就是最佳解。 以背包问题为例,我们使用两个阵列value与item,value表示目前的最佳解所得之总价,item表 示最后一个放至背包的水果,假设有负重量 1~8的背包8个,并对每个背包求其最佳解。 逐步将水果放入背包中,并求该阶段的最佳解: 放入李子 在背包负重8公斤时,最多可以装入9050元的水果,而最后一个装入 的 水果是3号,也就是草莓,装入了草莓,背包只能再放入7公斤(8-1)的水果,所以必须看背 包负重7公斤时的最佳解,最后一个放入的是2号,也就 是橘子,现在背包剩下负重量5公斤(7- 2),所以看负重5公斤的最佳解,最后放入的是1号,也就是苹果,此时背包负重量剩下0公斤(5- 5),无法 再放入水果,所以求出最佳解为放入草莓、橘子与苹果,而总价为9050元。

#include 
#include 
#define LIMIT 8 // 重量限制
#define N 5 // 物品种类
#define MIN 1 // 最小重量
struct body {
    char name[20];
    int size;
    int price;
};
typedef struct body object;
int main(void) {
    int item[LIMIT+1] = {0};
    int value[LIMIT+1] = {0};
    int newvalue, i, s, p;
    object a[] = {{"李子", 4, 4500},{"苹果", 5, 5700},{"橘子", 2, 2250},{"草莓", 1, 1100},{"甜瓜", 6, 6700}};
    for(i = 0; i < N; i++) {
        for(s = a[i].size; s <= LIMIT; s++) {
            p = s - a[i].size;
            newvalue = value[p] + a[i].price;
            if(newvalue > value[s]) {// 找到阶段最佳解
                value[s] = newvalue;
                item[s] = i;
            }
        }
    }
    printf("物品\t价格\n");
    for(i = LIMIT; i >= MIN; i = i - a[item[i]].size) {
        printf("%s\t%d\n",
               a[item[i]].name, a[item[i]].price);
    }
    printf("合计\t%d\n", value[LIMIT]);
    return 0;
}

 

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