背包問題

01背包

有一個背包,最大負重為W稚照;有n塊寶石蹂空,每件寶石的價值為vi,重量為wi锐锣,i為[1,n]腌闯。求背包能裝下的寶石的最大價值。

典型的動態(tài)規(guī)劃問題雕憔。狀態(tài)表為dp[i][j]姿骏,i為[0,n],表示寶石的下標斤彼;j為[0,W]分瘦,表示遞增的總負重。其狀態(tài)轉移方程為:

dp[i,j] = dp[i-1][j], j < w[i];
dp[i,j] = max(dp[i-1][j], dp[i-1][j-w[i]] + v[i]), j >= w[i].

note: dp被初始化為全0數(shù)組琉苇。

代碼

for (int i = 1; i <= N; i++)
{
    for (int j = 1; j <= W; j++)
    {
        if (j < w[i])
            dp[i][j] = dp[i - 1][j];
        else
            dp[i][j] = max(dp[i - 1][j], dp[i - 1][j - w[i]] + v[i]);
    }
}

由于狀態(tài)轉移方程只用到了相鄰行的狀態(tài)嘲玫,因此可以把狀態(tài)表縮減成一維dp[j]。此時的狀態(tài)轉移方程為:

dp[j] = max(dp[j], dp[j-w[i]] + v[i]), j >= w[i]

note: j從W遞減為1

代碼

for (int i = 1; i <= N; i++)
{
    for (int j = W; j >= w[i]; j--)
    {
        dp[j] = max(dp[j], dp[j - w[i]] + v[i]);
    }
}

完全背包

有一個背包并扇,最大負重為W去团;有n種寶石,每種寶石的價值為vi穷蛹,重量為wi土陪,i為[1,n]。寶石的數(shù)量無限肴熏。求背包能裝下的寶石的最大價值鬼雀。

狀態(tài)表為dp[j],狀態(tài)方程也是:

dp[j] = max(dp[j], dp[j-w[i]] + v[i]), j >= w[i]

但是j是從1遞增至W蛙吏,和上面的01背包相反源哩。原因在于每種的寶石的數(shù)量都是無限的鞋吉,是在解決當前問題(i種物品),向有i種物品的背包添加第i種物品励烦;而01背包問題是在解決當前問題(i種物品)谓着,向有i-1種物品的背包添加第i種物品。

代碼

for (int i = 1; i <= N; i++)
{
    for (int j = w[i]; j <= W; j++)
    {
        dp[j] = max(dp[j], dp[j - w[i]] + v[i]);
    }
}

多維背包

有一個背包崩侠,最多能被Wa克a物質和Wb克b物質漆魔;有n種寶石,每種寶石的價值為vi却音,所含ab物質的質量分別為wai克和wbi克改抡。求背包能裝下的寶石的最大價值。

狀態(tài)表為dp[j][k]系瓢,狀態(tài)方程為:

dp[j][k]=max(dp[j][k], dp[[j-wa[i]][[k-wb[i]] + vi)

for (int i = 1; i <= N; i++)
{
    for (int j = Wa; j >= wa[i]; j--)
    {
        for (int k = Wb; k >= wb[i]; k--)
        {
            dp[j][k] = max(dp[j][k], dp[j - wa[i]][k - wb[i]] + v[i]);
        }
    }
}

可以擴展至任意維阿纤。

for (int i = 1; i <= N; i++)
{
    for (int j = Wj; j >= wj[i]; j--)
    {
        for (int k = Wk; k >= wk[i]; k--)
        {
            for (int l = Wl; l >= wl[i]; l--)
            {
                ...
                    dp[j][k][l]... = max(dp[j][k][l]..., dp[j - wj[i]][k - wk[i]][l - wl[i]]... + v[i]);
            }
        }
    }
}
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