貪心法所不能解決的01背包問題即不可分割的問題
01背包問題是 考慮整體最優解
貪心策略適用的前提是:局部最優策略能導致產生全局最優解。
例題分析編輯
例題1、
[0-1背包問題]有一個背包,背包容量是M=150。有7個物品,物品不可以分割成任意大小。
要求盡可能讓裝入背包中的物品總價值最大,但不能超過總容量。
物品 A B C D E F G
重量 35kg 30kg 6kg 50kg 40kg 10kg 25kg
價值 10 40 30 50 35 40 30
分析:
目標函數:∑pi最大
約束條件是裝入的物品總重量不超過背包容量:∑wi<=M(M=150)
⑴根據貪心的策略,每次挑選價值最大的物品裝入背包,得到的結果是否最優?
⑵每次挑選所占重量最小的物品裝入是否能得到最優解?
⑶每次選取單位重量價值最大的物品,成為解本題的策略。
值得注意的是,貪心算法並不是完全不可以使用,貪心策略一旦經過證明成立后,它就是一種高效的算法。
貪心算法還是很常見的算法之一,這是由於它簡單易行,構造貪心策略不是很困難。
可惜的是,它需要證明后才能真正運用到題目的算法中。
一般來說,貪心算法的證明圍繞着:整個問題的最優解一定由在貪心策略中存在的子問題的最優解得來的。
對於例題中的3種貪心策略,都是無法成立(無法被證明)的,解釋如下:
⑴貪心策略:選取價值最大者。
反例:
W=30
物品:A B C
重量:28 12 12
價值:30 20 20
根據策略,首先選取物品A,接下來就無法再選取了,可是,選取B、C則更好。
⑵貪心策略:選取重量最小。它的反例與第一種策略的反例差不多。
⑶貪心策略:選取單位重量價值最大的物品。
反例:
W=30
物品:A B C
重量:28 20 10
價值:28 20 10
根據策略,三種物品單位重量價值一樣,程序無法依據現有策略作出判斷,如果選擇A,則答案錯誤。
【注意:如果物品可以分割為任意大小,那么策略3可得最優解】
對於選取單位重量價值最大的物品這個策略,可以再加一條優化的規則:對於單位重量價值一樣的,則優先選擇重量小的!這樣,上面的反例就解決了。
但是,如果題目是如下所示,這個策略就也不行了。
W=40
物品:A B C
重量:25 20 15
價值:25 20 15
附:本題是個DP問題,用貪心法並不一定可以求得最優解,以后了解了動態規划算法后本題就有了新的解法。