动态规划求解0-1背包问题

2024-11-22 01:38:31
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回答(1):

难道是想要程序?

F[I,j]为前i个物品中选择若干个放入使其体积正好为j的标志,为布尔型。
实现:将最优化问题转化为判定性问题
f [I, j] = f [ i-1, j-w[i] ] (w[I]<=j<=v) 边界:f[0,0]:=true.
For I:=1 to n do
For j:=w[I] to v do F[I,j]:=f[I-1,j-w[I]];
优化:当前状态只与前一阶段状态有关,可降至一维。
F[0]:=true;
For I:=1 to n do begin
F1:=f;
For j:=w[I] to v do
If f[j-w[I]] then f1[j]:=true;
F:=f1;
End;

B.求可以放入的最大价值。
F[I,j] 为容量为I时取前j个背包所能获得的最大价值。
F [i,j] = max { f [ i – w [ j ], j-1] + p [ j ], f[ i,j-1] }

C.求恰好装满的情况数。
DP:
Procedure update;
var j,k:integer;
begin
c:=a;
for j:=0 to n do
if a[j]>0 then
if j+now<=n then inc(c[j+now],a[j]);
a:=c;
end;

在0 / 1背包问题中,需对容量为c 的背包进行装载。从n 个物品中选取装入背包的物品,每件物品i 的重量为wi ,价值为pi 。对于可行的背包装载,背包中物品的总重量不能超过背包的容量,最佳装载是指所装入的物品价值最高,即p1*x1+p2*x1+...+pi*xi(其1<=i<=n,x取0或1,取1表示选取物品i) 取得最大值。
在该问题中需要决定x1 .. xn的值。假设按i = 1,2,...,n 的次序来确定xi 的值。如果置x1 = 0,则问题转变为相对于其余物品(即物品2,3,.,n),背包容量仍为c 的背包问题。若置x1 = 1,问题就变为关于最大背包容量为c-w1 的问题。现设r?{c,c-w1 } 为剩余的背包容量。
在第一次决策之后,剩下的问题便是考虑背包容量为r 时的决策。不管x1 是0或是1,[x2 ,.,xn ] 必须是第一次决策之后的一个最优方案,如果不是,则会有一个更好的方案[y2,.,yn ],因而[x1,y2,.,yn ]是一个更好的方案。
假设n=3, w=[100,14,10], p=[20,18,15], c= 116。若设x1 = 1,则在本次决策之后,可用的背包容量为r= 116-100=16 。[x2,x3 ]=[0,1] 符合容量限制的条件,所得值为1 5,但因为[x2,x3 ]= [1,0] 同样符合容量条件且所得值为1 8,因此[x2,x3 ] = [ 0,1] 并非最优策略。即x= [ 1,0,1] 可改进为x= [ 1,1,0 ]。若设x1 = 0,则对于剩下的两种物品而言,容量限制条件为116。总之,如果子问题的结果[x2,x3 ]不是剩余情况下的一个最优解,则[x1,x2,x3 ]也不会是总体的最优解。在此问题中,最优决策序列由最优决策子序列组成。假设f (i,y) 表示剩余容量为y,剩余物品为i,i + 1,...,n 时的最优解的值,即:利用最优序列由最优子序列构成的结论,可得到f 的递归式为:
当j>=wi时: f(i,j)=max{f(i+1,j),f(i+1,j-wi)+vi} ①式
当0<=jfn( 1 ,c) 是初始时背包问题的最优解。
以本题为例:若0≤y<1 0,则f ( 3 ,y) = 0;若y≥1 0,f ( 3 ,y) = 1 5。利用②式,可得f (2, y) = 0 ( 0≤y<10 );f(2,y)= 1 5(1 0≤y<1 4);f(2,y)= 1 8(1 4≤y<2 4)和f(2,y)= 3 3(y≥2 4)。因此最优解f ( 1 , 11 6 ) = m a x {f(2,11 6),f(2,11 6 - w1)+ p1} = m a x {f(2,11 6),f(2,1 6)+ 2 0 } = m a x { 3 3,3 8 } = 3 8。
现在计算xi 值,步骤如下:若f ( 1 ,c) =f ( 2 ,c),则x1 = 0,否则x1 = 1。接下来需从剩余容量c-w1中寻求最优解,用f (2, c-w1) 表示最优解。依此类推,可得到所有的xi (i= 1.n) 值。
在该例中,可得出f ( 2 , 116 ) = 3 3≠f ( 1 , 11 6 ),所以x1 = 1。接着利用返回值3 8 -p1=18 计算x2 及x3,此时r = 11 6 -w1 = 1 6,又由f ( 2 , 1 6 ) = 1 8,得f ( 3 , 1 6 ) = 1 4≠f ( 2 , 1 6 ),因此x2 = 1,此时r= 1 6 -w2 = 2,所以f (3,2) =0,即得x3 = 0。

回答(2):

同求……我也可以给分的……