[动态规划+回溯]背包问题

偶然在b站看到的视频
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图示逻辑

具体代码

import java.util.*;
public class BackPack {
 int[][] dp;
 int backpackCapacity; // 背包容量
 int[] weights; // 各物品重量
 int[] values; // 各物品价值
 /** * 初始化背包 * * @param backpackCapacity 背包容量
 * @param weights 各个物品的重量
 * @param values 各个物品的价值
 */ public BackPack(int backpackCapacity, int[] weights, int[] values) {
 int objectNum = weights.length;
 int[][] dp = new int[objectNum + 1][backpackCapacity + 1];
 this.dp = dp;
 this.backpackCapacity = backpackCapacity;
 this.weights = weights;
 this.values = values;
 // 初始化所有dp所有元素为0
 for (int[] row : dp) {
 Arrays.fill(row, 0);
 } this.getMaxValue(objectNum);
 }
 /**
 * 获取前n个物品组合，在完整背包容量下组合的最大价值 * * @param objectNum 物品总数
 * @return 返回最大价值
 */ public int getMaxValue(int objectNum) {
 for (int row = 1; row < objectNum + 1; row++) {
 for (int col = 1; col < this.backpackCapacity + 1; col++) {
 // dp[row][col] 的实际意义 - 前row个物品在背包容量为col下组合的价值
 int objectIndex = row - 1;
 if (this.weights[objectIndex] > col) {
 // 容量为col的情况下，只装row号物品 装不下
 dp[row][col] = dp[row - 1][col];
 } else {
 // 容量为col的情况下，只装row号物品 装得下
 // 比较以下两种组合对应的最大价值 // 组合一：row号物品价值 + 在背包容量col装进row号后的剩余空间中，前row-1个物品的最大价值 int total_addRowObj = values[objectIndex] + dp[row - 1][col - weights[objectIndex]];
 // 组合二：不装row号物品，考虑前row-1个物品在背包容量col情况下组合的最大价值
 int total_notAddRowObj = dp[row - 1][col];
 dp[row][col] = Math.max(total_addRowObj, total_notAddRowObj);
 } } } return dp[objectNum][this.backpackCapacity];
 }
 /**
 * 回溯，返回背包容量为 backpackCapacity 情况下，前objectNum个物品的最大价值对应的物品组合 * * @param objectNum 物品总数
 * @return 最佳组合对应的物品编号（物品编号从1开始）
 */ public ArrayList getBestCombination(int objectNum) {
 int row = objectNum, col = backpackCapacity;
 ArrayList objectIndexes = new ArrayList<>();
 while (row > 0 && col > 0) {
 int objectIndex = row - 1; // row号物品在weights中下标为row-1，使用objectIndex表示
 if (dp[row][col] > dp[row - 1][col]) {
 // 最佳组合中包含row号物品
 objectIndexes.add(row);
 row--;
 col = col - weights[objectIndex];
 } else {
 // 上移一行
 row--;
 } } return objectIndexes;
 }
 public static void main(String[] args) {
 // 题干部分
 int backpackCapacity = 8;
 int[] weights = {2, 3, 4, 5};
 int[] values = {3, 4, 5, 6};
 int objectNum = weights.length;
 BackPack b = new BackPack(backpackCapacity, weights, values);
 // 测试数据
 int targetBackpackCapacity = backpackCapacity -1;
 int targetObjectNum = objectNum -1;
 int maxValue = b.getMaxValue(targetObjectNum);
 ArrayList objectIndexes = b.getBestCombination(targetObjectNum);
 System.out.println(
 String.format(
 "背包容量为: %dn物品数量为: %dn最大价值为: %dn最大价值对应的最佳组合为: %s"
 , targetBackpackCapacity
                        , targetObjectNum
                        , maxValue
                        , objectIndexes
                )
 ); }
}