【算法】背包问题——01背包

news2024/12/26 12:02:21

题目

有 N 件物品和一个容量是 V 的背包。每件物品只能使用一次。

第 i 件物品的体积是 vi,价值是 wi。

求解将哪些物品装入背包,可使这些物品的总体积不超过背包容量,且总价值最大。
输出最大价值。

输入格式

第一行两个整数,N,V用空格隔开,分别表示物品数量和背包容积。

接下来有 N 行,每行两个整数 vi,wi 用空格隔开,分别表示第 i 件物品的体积和价值。

输出格式

输出一个整数,表示最大价值。

数据范围

0 < N , V ≤ 1000
0 < vi , wi ≤ 1000

思路

两层循环:

        外层:循环遍历每一个物品

        内层:在当前物品放入背包中,求出在背包有不同容量时装入物品的最大值。 

手动模拟

注意:在背包容量为0,或者没有物品的时候,背包内物品的最大价值为0;

遍历第1个物品:

        背包容积为1的时候:可以将该物品1放入,总价值为2。

        背包容积为2的时候:可以将该物品1放入,总价值为2。

        背包容积为3的时候:可以将该物品1放入,总价值为2。

        背包容积为4的时候:可以将该物品1放入,总价值为2。

        背包容积为5的时候:可以将该物品1放入,总价值为2。

遍历第2个物品:

        背包容积为1的时候:可以将该物品1放入,总价值为2。

        背包容积为2的时候:可以将该物品2放入,总价值为4。

        背包容积为3的时候:可以将该物品1、2放入,总价值为6。

        背包容积为4的时候:可以将该物品1、2放入,总价值为6。

        背包容积为5的时候:可以将该物品1、2放入,总价值为6。

遍历第3个物品:

        背包容积为1的时候:可以将该物品1放入,总价值为2。

        背包容积为2的时候:可以将该物品2放入,总价值为4。

        背包容积为3的时候:可以将该物品1、2放入,总价值为6。

        背包容积为4的时候:可以将该物品1、2放入,总价值为6。

        背包容积为5的时候:可以将该物品1、2、3放入,总价值为8。

遍历第4个物品:

        背包容积为1的时候:可以将该物品1放入,总价值为2。

        背包容积为2的时候:可以将该物品2放入,总价值为4。

        背包容积为3的时候:可以将该物品1、2放入,总价值为6。

        背包容积为4的时候:可以将该物品1、2放入,总价值为6。

        背包容积为5的时候:可以将该物品1、2、3放入,总价值为8。

可以得出:

状态转移方程: f[ i ][ j ] = max(f[ i ][ j ],f[ i - 1 ][ j - v[ i ] ] + w[ i ]);

代码1

//二维数组版
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;

const int N = 1010;
int n,m;// n代表物品个数,m代表背包容量
int v[N],w[N];
int f[N][N];

int main()
{
    cin >> n >> m;
    for(int i = 1; i <= n; i ++) cin >> v[i] >> w[i];

    for(int i = 1; i <= n; i ++)// 物品循环
    {
        for(int j = 0; j <= m; j ++)// 容量循环
        {
            f[i][j] = f[i - 1][j];
            if(j >= v[i]) f[i][j] = max(f[i][j],f[i - 1][j - v[i]] + w[i]);
        }
    }
    cout << f[n][m] << endl;
    return 0;
}

优化

        通过手动模拟,我们可以发现,不需要二维数组就可以存储数据,为了数据防止被覆盖,内层循环需要从m依次循环到v[ i ];

状态转移方程:

f[ j ] = max( f[ j ],f[ j - v[ i ] ] + w[ i ]);

代码2

// 优化为一维数组版
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N = 1010;
int n,m;// n代表物品个数,m代表背包容量
int v[N],w[N],f[N];

int main()
{
    cin >> n >> m;
    for(int i = 1; i <= n; i ++) cin >> v[i] >> w[i];

    for(int i = 1; i <= n; i ++)// 物品循环
        for(int j = m; j >= v[i]; j --)// 容量循环
            f[j] = max(f[j],f[j - v[i]] + w[i]);
    cout << f[m] << endl;
    return 0;
}

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