作业要求: 对数据文件Knapsack.txt (第一行为背包总重量15,物品数量5;第2-6行,分别为第1-5件物品的重量与价值,W=15) , 编程计算最终背包所装物品的编号、总重量与总价值。要求能够把构造的二维表格输出到文件KnapsackResult.txt中。
数据文件内容:
单副本的背包问题(Knapsack without repetition):N件物品,分别重w1,...,wn,价值为v1,...,vn,现有一个背包最大容量为W,怎样的组合才能够使背包中装下的物品价值最高?
摘自: knapsack-problem(http://www.answers.com/topic/knapsack-problem)
单副本背包问题的伪代码:
用Java实现单副本背包问题,代码如下:
/** * 单副本背包问题 */ public class Knapsack { /** * 计算背包问题的二维表格 * @param W 背包可容纳的最大重量 * @param n 物品数量 * @param K 二维表格 * @param wv wv[i][0]=w(该物品的重量) , wv[i][1]=v(该物品的价值) , 0<=i<=n */ public int[][] getArray(int W, int n, int wv[][]){ //第一行和第一列的所有值为0 int[][] K = new int[W+1][n+1]; //核心代码的实现,参照伪代码 for(int j=1; j<=n; j++){ for(int w=1; w<=W; w++){ int maxW = wv[j-1][0]; if(maxW>w){ K[w][j] = K[w][j-1]; }else{ K[w][j] = max(K[w][j - 1],K[w - maxW][j - 1]+wv[j - 1][1]); } } } return K; } public int max(int a, int b){ return a>b ? a : b; } /** * 计算放入背包中的物品总质量和哪些物品放到背包中 * @param wv wv[i][0]=w(该物品的重量) , wv[i][1]=v(该物品的价值) , 0<=i<=n * @param K 存储背包问题的二维数组 * @param W 背包可容纳的最大重量 * @param n 物品数量 * @return isTaked[] 第一个位置放 */ public static int[] getIsTaked(int[][] wv,int[][] K,int W,int n){ /* 下标为0的数组值存储放到背包里的物品总价值 从下标1开始记录该物品编号是否放入背包中(下标即为物品的编号), 1是放入,0是不放入 */ int isTaked[]=new int[n+1]; int w = W; for(int j=n;j>0;j--){ if(K[w][j]>K[w][j-1]){ isTaked[j]=1; w = w - wv[j-1][0]; if(w<0) break; } } //计算放入背包的物品总重量 int sumW=0; for(int j=1;j<=n;j++){ if(isTaked[j]==1){ sumW+=wv[j-1][0]; } } isTaked[0] = sumW; return isTaked; } }
public static void main(String[] args) throws IOException { Scanner scanner = new Scanner(Knapsack.class.getResourceAsStream("Knapsack.txt")); Writer out = new FileWriter(new File("src/KnapsackResult.txt")); //第一行为背包总重量15,物品数量5 int W=scanner.nextInt(), n=scanner.nextInt(); //将每个物品的重量和价值保存到数组wv int wv[][] = new int[n][2]; for(int i=0; i<n; i++){ wv[i][0]=scanner.nextInt(); wv[i][1]=scanner.nextInt(); } Knapsack knapsack = new Knapsack(); int K[][] = knapsack.getArray(W, n, wv); //将背包问题的二维表格保存到问文件KnapsackResult.txt for(int w=0; w<=W; w++){ for(int j=0; j<=n; j++){ out.write(K[w][j]+"\t"); } out.write("\r\n"); } out.close(); scanner.close(); int[] isTaked = getIsTaked(wv, K, W, n); System.err.println("放入背包中的物品总重量为: "+isTaked[0]); System.err.println("放入背包中的物品编号为: "); for(int No=1; No<isTaked.length; No++){ if(isTaked[No] == 1) System.err.print(No + "\t"); } }