算法設計與分析--01背包問題(動態規划法解決)


這個學期開的算法設計與分析課程老師說是研究生才要學的課,但是我們大二就要學!  雖然有難度,但還是要學滴。

上機課題目有一道0-1背包的問題,上課的時候由於沒有聽課。。所以只有自己再啃書本了。

代碼雖然不長,但是還是。。很有。。技術含量的。

本人文筆不是很好,所以就 不多說啦!直接上菜!

問題描述:

給定N中物品和一個背包。物品i的重量是Wi,其價值位Vi ,背包的容量為C。問應該如何選擇裝入背包的物品,使得轉入背包的物品的總價值為最大??

在選擇物品的時候,對每種物品i只有兩種選擇,即裝入背包或不裝入背包。不能講物品i裝入多次,也不能只裝入物品的一部分。因此,該問題被稱為0-1背包問題。 

 

問題分析:令V(i,j)表示在前i(1<=i<=n)個物品中能夠裝入容量為就j(1<=j<=C)的背包中的物品的最大價值,則可以得到如下的動態規划函數:

(1)   V(i,0)=V(0,j)=0 

(2)   V(i,j)=V(i-1,j)  j<wi  

       V(i,j)=max{V(i-1,j) ,V(i-1,j-wi)+vi) } j>wi

(1)式表明:如果第i個物品的重量大於背包的容量,則裝人前i個物品得到的最大價值和裝入前i-1個物品得到的最大價是相同的,即物品i不能裝入背包;第(2)個式子表明:如果第i個物品的重量小於背包的容量,則會有一下兩種情況:(a)如果把第i個物品裝入背包,則背包物品的價值等於第i-1個物品裝入容量位j-wi 的背包中的價值加上第i個物品的價值vi; (b)如果第i個物品沒有裝入背包,則背包中物品價值就等於把前i-1個物品裝入容量為j的背包中所取得的價值。顯然,取二者中價值最大的作為把前i個物品裝入容量為j的背包中的最優解。

 

 

  1 #include<stdio.h>

 2 
 3  int V[ 200][ 200]; // 前i個物品裝入容量為j的背包中獲得的最大價值
 4  int max( int a, int b)
 5 {
 6     if(a>=b)
 7         return a;
 8     else  return b;
 9 }
10 
11  int KnapSack( int n, int w[], int v[], int x[], int C)
12 {
13      int i,j;
14      for(i= 0;i<=n;i++)
15         V[i][ 0]= 0;
16      for(j= 0;j<=C;j++)
17         V[ 0][j]= 0;
18      for(i= 0;i<=n- 1;i++)
19          for(j= 0;j<=C;j++)
20              if(j<w[i])
21                 V[i][j]=V[i- 1][j];
22              else
23                 V[i][j]=max(V[i- 1][j],V[i- 1][j-w[i]]+v[i]);
24             j=C;
25              for(i=n- 1;i>= 0;i--)
26             {
27                  if(V[i][j]>V[i- 1][j])
28                 {
29                 x[i]= 1;
30                 j=j-w[i];
31                 }
32              else
33                 x[i]= 0;
34             }
35             printf( " 選中的物品是:\n ");
36              for(i= 0;i<n;i++)
37                 printf( " %d  ",x[i]);
38             printf( " \n ");
39          return V[n- 1][C];
40         
41 }
42 
43  void main()
44 {
45      int s; // 獲得的最大價值
46       int w[ 15]; // 物品的重量
47       int v[ 15]; // 物品的價值
48       int x[ 15]; // 物品的選取狀態
49       int n,i;
50      int C; // 背包最大容量
51      n= 5;
52     printf( " 請輸入背包的最大容量:\n ");
53     scanf( " %d ",&C);
54     
55     printf( " 輸入物品數:\n ");
56     scanf( " %d ",&n);
57     printf( " 請分別輸入物品的重量:\n ");
58      for(i= 0;i<n;i++)
59         scanf( " %d ",&w[i]);
60 
61     printf( " 請分別輸入物品的價值:\n ");
62      for(i= 0;i<n;i++)
63         scanf( " %d ",&v[i]);
64 
65     s=KnapSack(n,w,v,x,C);
66 
67     printf( " 最大物品價值為:\n ");
68     printf( " %d\n ",s);
69    
70     
71 }


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