0-1背包問題優化算法詳解


代碼實現(python)

#-*- coding:utf-8 -*-

from copy import copy

def add(p,x,c): #對應元素分別相加,p中每個元素都是元組,x也是一個元組

    resultlist=[(i[0]+x[0],i[1]+x[1]) for i in p if i[0]+x[0]<=c]

    return resultlist

def union(p,q): #求並集,同時刪除壞點

    pp=copy(p)

    qq=copy(q)

    delelement=[]

    for i in pp:

        for j in qq:

            if(i[0]>=j[0] and i[1]<=j[1]):

                delelement.append(i)

                break

            if(i[0]<=j[0] and i[1]>=j[1]):

                delelement.append(j)

                break

    for i in delelement:

        if i in pp:

            pp.remove(i)

        else:

            qq.remove(i)

    qq.extend(pp)

    qq.sort()

    return qq

def package2(w,v,c,n):#動態規划主函數

    p=[[]]*(n+2)

    p[n+1]=[(0,0)]

    q= [[]] * (n + 2)

    for i in range(n+1,1,-1):

        q[i]=add(p[i],(w[i-2],v[i-2]),c)

        p[i-1] = union(p[i], q[i])

    return p,q

def out(w,v,p,q,n):   #構造最優解

    maxpoint=p[1][-1]

    choose=[]

    for i in range(1,n+1):

        if((maxpoint in q[i+1]) and (maxpoint not in p[i+1])):

            choose.append(True)

            maxpoint=(maxpoint[0]-w[i-1],maxpoint[1]-v[i-1])

        else:

            choose.append(False)

    print 'max weight and value:', p[1][-1]

    print 'choose or not:', choose

if __name__=='__main__':

    w=[2,2,6,5,4]

    v=[6,3,5,4,6]

    p,q=package2(w, v, 10, 5)

    out(w,v,p,q,5)

結果輸出:

max weight and value: (8, 15)

choose or not: [True, True, False, False, True]

復雜度分析

從之前的分析過程可以看出,每一個物品都存在選或者不選,如果沒有刪除壞點,

則要計算的轉折點個數為2^n個,即指數級的,但是正是因為中間過程刪除了很多

的壞點,因此實際復雜度並不是很高。

和前一篇最直接的動態規划相比,如果背包容量和物品重量的量級相差不大而

物品選擇很多時,用直接動態規划方法效果可能更好。

而如果出現入本文開頭引入的情況,即背包容量量級很大,而可選物品很少時,

用優化算法要快很多。因此,具體哪種好要視情況而定。

因為博客園編輯公式不太方便,因此寫好了文檔再截屏的。 以上內容為原創,希望能幫到大家。

 


免責聲明!

本站轉載的文章為個人學習借鑒使用,本站對版權不負任何法律責任。如果侵犯了您的隱私權益,請聯系本站郵箱yoyou2525@163.com刪除。



 
粵ICP備18138465號   © 2018-2025 CODEPRJ.COM