算法之01背包问题和完全背包问题

文章目录

  • 1.相关解释
  • 2.01背包问题
    • 2.1空间未优化前
    • 2.2 空间优化后
    • 2.3 01背包求方案数
      • 2.3.1 空间未优化
      • 2.3.2 空间已优化
    • 2.4 01背包问题求路径
      • 2.4.1 构造出来的路径字典序最大
      • 2.4.2 构造出来的路径字典序最小
  • 3.完全背包问题
    • 3.1 完全背包问题未优化空间
      • 3.1 未优化时间复杂度
      • 3.1.2 优化时间复杂度
    • 3.2 完全背包问题优化空间
    • 3.3 恰好装满的方案数
  • 4.01背包问题相关应用
  • 5.完全背包问题相关应用

1.相关解释

  • 初始化合法状态解释:背包问题的dp数组的初始化其实就是合法状态的情况,就是在没有任何物品可以放入背包是的合法状态。假如说题目要求背包恰好装满的话,那么此时只有容量为0时的背包可以在什么也不装的状态下恰好装满,此时背包价值为0,其他容量的背包都没有合法的解,属于未定义的状态,所以我们就要定义非法值,通常为负无穷大,正无穷大,或者足够大或小的值,从而保证当前的合法解,一定是从之前的合法状态推导而来的。
  • 正逆序解释:对于二维数组背包来说,正序和逆序是无所谓的,因为所有的状态是单独保存下来的,但是对于一维数组来说,正序和逆序是不同的,正序的话会产生一个覆盖的问题。在01背包问题中,dp[j]这里要用到第i-1行的dp[j - v[i]],但是如果按照正常的j从0到V推的话,计算 p[j]的时候,dp[j - v[i]]保存的已经是第i行信息,但是我们希望计算的时候是dp[i-1][j-v[i]]的信息。因此这里需要转换一下,从大往小推,推到dp[j]时dp[j+1], dp[j+2],...,dp[V]都已经是第 i 行的信息了,但是它们对dp[j]的计算没有影响,有影响的dp[j-v[i]]此时还是第i-1行的信息,可以满足转移方程dp[i - 1][j - v[i]] + w[i]的需要。

2.01背包问题

2.1空间未优化前

  • 初始化:第一种方法如果没有物品就没有总价值,所以都为0。第二种方法效果和第一种相同,因为不论背包容量多大,价值为0时都是合法状态,因为背包并没有超出容量,价值为0是存在这样的状态的。
for(int j=0;j<=v;j++) 
	dp[0][j]=0;
//也可以这样;
for(i=0;i<=n;i++){
   
	for(j=0;j<=v;j++)
		dp[i][j]=0;
}
  • 状态转移方程
for(i=1;i<=n;i++){
   
	for(j=1;j<=v;j++){
   
		if(j>=v[i]) 
			dp[i][j]=max(dp[i-1][j],dp[i-1][j-v[i]]+w[i]);
		else dp[i][j]=dp[i-1][j];
	}
}
  • 假如现在题目要求恰好装满背包,应这样初始化:
dp[0][0]=0;
for(j=1;j<=v;j++)
	dp[0][j]=INT_MIN;
//同时我们可以这样初始化:
for(i=0;i<=n;i++) dp[i][0]=0;
for(i=0;i<=n;i++)
	for(j=1;j<=v;j++)
		dp[i][j]=INT_MIN;
  • 背包只有完全装满才是合法的值。在初始状态下,for(i=0;i<=n;i++) dp[i][0]=0是合法的,因为当容量为0时不放任何东西是一个合法的状态;而其他值是非法的,应设置为未定义行为,例如设为负无穷大。

2.2 空间优化后

  • 初始化

你可能感兴趣的:(编程算法)