01背包问题:

1.递归思想

0- 1 背包问题如果采用递归算法来描述则非常清楚明白, 它的算法根本思想是假设用布尔函数
knap( s, n) 表示n 件物品放入可容质量为s 的背包中是否有解( 当knap 函数的值为真时

说明问题有解,其值为假时无解) . 我们可以通过输入s 和n 的值, 根据它们的值可分为以下几种情况讨论:

( 1) 当s= 0时可知问题有解, 即函数knap( s, n) 的值为true; ( 2) 当s< 0 时这时不可能,

所以函数值为false; ( 3) 当输入的s> 0 且n< 1 时即总物品的件数不足1, 这时函数值为false,

只有s> 0 且n \1 时才符合实际情况,这时又分为两种情况: ( 1) 选择的一组物体中不包括Wn

则knap( s, n) 的解就是knap( s, n- 1) 的解. ( 2) 选择的一组物体中包括Wn 则knap( s, n) 的解

就是knap( s- Wn, n- 1) 的解. 这样一组Wn 的值就是问题的最佳解. 这样就将规模为n 的问题转化为

规模为n- 1 的问题. 综上所述0- 1 背包问题的递归函数定义为:
knap( s, n) =∕true, s= 0
             ︳false, s< 0
             ︳false, s> 0 且n< 1
              \knap( s, n- 1) 或knap( s- Wn, n- 1) , s> 0 且n>= 1
采用此法求解0- 1 背包问题的时间复杂度为O( n) . 上述算法对于所有物品中的某几件恰能装满背包
时能准确求出最佳解. 但一般情况是对于某一些物品无论怎么装都不能装满背包, 必须要按背包的最大
容量来装. 如物品件数为4, 其质量分别为: 10, 2, 5, 4, 背包的容量为20, 则这四件物品无论怎么放都不
能恰好装满背包, 但应能最大限度装, 即必须装下10, 5, 4 这三件物品, 这样就能得到最大质量19. 对于
这种装不满的背包它的解决办法是这样的: 按所有物品的组合质量最大的方法装背包, 如果还装不满,
则我们可以考虑剩余空间能否装下所有物品中最小的那件, 如果连最小的都装不下了则说明这样得到
的解是最佳解, 问题解决. 这样我们必须先找出所有n 件物品中质量最小的那件( 它的质量为Min) , 但
是为了问题的解决我们不能增加运算次数太多, 并且必须运用上述递归函数. 那么我们可通过修改s 的
值即背包的容量, 从背包容量s 中减去k( 它的值是从0 到Min- 1 之间的一个整数值) , 再调用递归函
数. 当k= 0 时即能装满背包, 其它值也能保证背包能最大限度装满, 这样所有问题都解决了.

①例题一:

简单背包问题
Time Limit:   1000MS       Memory Limit:   65535KB 
Submissions:   2217       Accepted:   408

Description 
设有一个背包可以放入的物品重量为S,现有n件物品,重量分别是w1,w2,w3,…wn。 
问能否从这n件物品中选择若干件放入背包中,使得放入的重量之和正好为S。 
如果有满足条件的选择,则此背包有解,否则此背包问题无解。
  
Input输入数据有多行,包括放入的物品重量为s,物品的件数n,以及每件物品的重量(输入数据均为正整数)
多组测试数据。 
Output对于每个测试实例,若满足条件则输出“YES”,若不满足则输出“NO“ 
Sample Input
20 5
1 3 5 7 9
Sample Output
YES

# include<stdio.h>
# include<string.h>
int date[1005];
int f(int w,int s)
{if(w==0) return 1;//正好if(w<0||w>0 &&s==0) return 0;if(f(w-date[s],s-1)) return 1;//退出来再选下一个 return f(w,s-1);//选择下一个
}int main()
{int i,Weight,n;while(scanf("%d %d",&Weight,&n)!=EOF){memset(date,0,sizeof(date));for(i=1;i<=n;i++)scanf("%d",&date[i]);if(f(Weight,n))printf("YES\n");else printf("NO\n");}return 0;
}
}

2.贪心算法

用贪心法设计算法的特点是一步一步地进行,根据某个优化测度(可能是目标函数,也可能不是目标函数),每一步上都要保证能获得局部最优解。

每一步只考虑一个数据,它的选取应满足局部优化条件。若下一个数据与部分最优解连在一起不再是可行解时,就不把该数据添加到部分解中,

直到把所有数据枚举完,或者不能再添加为止。

#include<iostream>
#include<algorithm>
using namespace std;
struct good//表示物品的结构体
{double p;//价值double w;//重量double r;//价值与重量的比
};
good a[2000];
bool bigger(good a,good b)
{if(a.r==b.r)return a.w<b.w;else return a.r>b.r;
}
int main()
{
double s,value,m;
int i,n;cin>>m>>n;//读入包的容量和物品个数for (i=0;i<n;i++){cin>>a[i].w>>a[i].p;a[i].r=a[i].p/a[i].w;}sort(a,a+n,bigger);//调用sort排序函数,按照价值与重量比和质量排序贪心s=0;//包内现存货品的重量value=0;//包内现存货品总价值for (i=0;i<n;i++)if(s+a[i].w<=m){value+=a[i].p;s+=a[i].w;}
cout<<"The total value is "<<value<<endl;//输出结果return 0;
} 

但仔细想就会发现有个很大的问题,
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8 16
5 5
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就会出问题,被装进去就不会拿出来,可见“拿来主义”行不通!
接下来介绍另一种算法:动规

3.动态规划【正解】

有N件物品和一个容量为V的背包。第i件物品的体积是c[i],价值是w[i]。求解将哪些物品装入背包可使价值总和最大。
状态转移方程:
f[i][v]=max{f[i-1][v],f[i-1][v-c[i]]+w[i]} 
这个方程非常重要,基本上所有跟背包相关的问题的方程都是由它衍生出来的 
伪码:
  for i=1..N 
   for v=V..0 
    f[v]=max{f[v],f[v-c[i]]+w[i]};
如果不放第i件物品,那么问题就转化为“前i-1件物品放入容量为v的背包中”,
价值为f[i-1][v];
如果放第i件物品,那么问题就转化为“前i-1件物品放入剩下的容量为v-c[i]的背包中”,
此时能获得的最大价值就是f[i-1][v-c[i]]再加上通过放入第i件物品获得的价值w[i]。

②例题二:
采药

Time Limit:   1000MS       Memory Limit:   65535KB 
Submissions:   155       Accepted:   50

Description辰辰是个天资聪颖的孩子,他的梦想是成为世界上最伟大的医师。为此,他想拜附近最有威望的医师为师。医师为了判断他的资质,给他出了一个难题。医师把他带到一个到处都是草药的山洞里对他说:“孩子,这个山洞里有一些不同的草药,采每一株都需要一些时间,每一株也有它自身的价值。我会给你一段时间,在这段时间里,你可以采到一些草药。如果你是一个聪明的孩子,你应该可以让采到的草药的总价值最大。”
如果你是辰辰,你能完成这个任务吗?  
Input输入的第一行有两个整数T(1 <= T <= 1000)和M(1 <= M <= 100),用一个空格隔开,T代表总共能够用来采药的时间,M代表山洞里的草药的数目。接下来的M行每行包括两个在1到100之间(包括1和100)的整数,分别表示采摘某株草药的时间和这株草药的价值。 
Output输出包括一行,这一行只包含一个整数,表示在规定的时间内,可以采到的草药的最大总价值。 
Sample Input
70 3
71 100
69 1
1 2
Sample Output
3

#include<iostream>
# include<cstring>
# define max(a,b) a>b?a:b
using namespace std;
int main()
{int dp[101][1001],m,T,w[101],val[101],i,j;cin>>T>>m;for(i=1;i<=m;i++)cin>>w[i]>>val[i];memset(dp,0,sizeof(dp));for(i=1;i<=m;i++)for(j=0;j<=T;j++)//j相当于上面说的V-c[i]{if(j>=w[i])dp[i][j]=max(dp[i-1][j],dp[i-1][j-w[i]]+val[i]);//放还是不放的选择else dp[i][j]=dp[i-1][j];}cout<<dp[m][T]<<endl;return 0;
} 

这里就测试一下,
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转载于:https://www.cnblogs.com/GoAhead/archive/2012/11/02/2751486.html

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