0-1背包问题:给定n种物品和一背包。物品i的重量是Wi,其价值为Vi,背包的容量为C。
问应如何选择装入背包的物品,使得装入背包中的物品的总价值最大?
在选择装入背包的物品时,对每种物品i只有两种选择,即装入背包或不装入背包。不能将物品i装入背包多次,也不能只装入部分的物品i。因此,该问题称为0-1背包问题。
已知5个物品的0/1背包问题实例:n=5, v=[6,3,5,4,6], w=[2,2,6,5,4], c=10。
下面代码用两种方法计算,其大体思路是相同的。推荐使用第二种方法,即KnapsackTwo()
#include<stdio.h> #include<iostream> using namespace std; int table[10][100]={0}; int tableTwo[10][100]; int flag[10]={-1}; int Knapsack(int v[],int w[],int c,int n){//value weight capacity num for(int i=1;i<n+1;i++){//因为涉及到i-1的计算,所以下标从1开始 for(int j=1;j<c+1;j++){ if(j<w[i]){ table[i][j]=table[i-1][j]; //flag[i]=0; }else{ table[i][j]=max(table[i-1][j],table[i-1][j-w[i]]+v[i]); //flag[i]=table[i-1][j]>(table[i-1][j-w[i]]+v[i])?0:1; } } } return table[n][c]; } int KnapsackTwo(int v[],int w[],int c,int n){//此方法从n->1计算 。自底向上,自左向右 int jMax=min(w[n]-1,c); for(int j=0;j<jMax;j++)tableTwo[n][j]=0;//j<当前背包容量或者当前物品重量时,tableTwo[n][j]=0; for(int j=w[n];j<=c;j++)tableTwo[n][j]=v[n];//当前背包容量可以装得下时, tableTwo[n][j]=v[n]; for(int i=n-1;i>1;i--){ jMax=min(w[i],c); for(int j=0;j<=jMax;j++)tableTwo[i][j]=tableTwo[i+1][j]; for(int j=w[i];j<=c;j++)tableTwo[i][j]=max(tableTwo[i+1][j],tableTwo[i+1][j-w[i]]+v[i]);//当前背包容量装得下,但是要判断其价值是否最大,确定到底装不装 } tableTwo[1][c]=tableTwo[2][c];//先假设1物品不装 if(c>=w[1])tableTwo[1][c]=max(tableTwo[1][c],tableTwo[2][c-w[1]]+v[1]);//根据价值,判断到底装不装 return tableTwo[1][c];//返回最优值 } void Traceback(int w[],int c,int n){//根据最优值,求最优解 for(int i=1;i<n;i++){ if(tableTwo[i][c]==tableTwo[i+1][c])flag[i]=0; else { flag[i]=1; c-=w[i]; } } flag[n]=tableTwo[n][c]?1:0; } int main(){ int weight[6]={0,2,2,6,5,4};//最低位补了0,从weight[1]开始赋值 int value[6]={0,6,3,5,4,6}; int c=10; cout<<"第一种方法->总价值最大为:"<<Knapsack(value,weight,c,5)<<endl; cout<<"第二种方法->总价值最大为:"<<KnapsackTwo(value,weight,c,5)<<endl; Traceback(weight,c,5); cout<<"最优值的解:"; for(int i=1;i<5+1;i++)cout<<flag[i]<<" "; cout<<endl; for(int i=1;i<6;i++){ for(int j=0;j<11;j++){ printf("%2d ",tableTwo[i][j]); } cout<<endl; } return 0; } /* 第一种方法->总价值最大为:15 第二种方法->总价值最大为:15 最优值的解:1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 15 0 0 3 3 6 6 9 9 9 10 11 0 0 0 0 6 6 6 6 6 10 11 0 0 0 0 6 6 6 6 6 10 10 0 0 0 0 6 6 6 6 6 6 6 */