背包問題總結(jié) (Backpack Problem)

本文主要總結(jié)Lintcode的Backpack Problem I - VI. Backpack的解題思路是建立二維表猿推。fill matrix谴分。用到dp[i][j] 的二維DP數(shù)組格仲。

Backpack I:
www.lintcode.com/problem/backpack

設(shè)dp[i][j] 為前Item I轰坊,取size <= j 的最大值,則有兩種可能窟感。1. 不拿item i吓著,dp[i][j] = dp[i-1][j]; 2. 拿item i鲤嫡,dp[i][j] = dp[i-1][j-A[i]] + A[i]。所以通項(xiàng)公式為:
dp[i][j] = max(dp[i-1][j] + dp[i-1][j-A[i]] + A[i])

int backPack(int m, vector<int> A) {
        // write your code here
        if(A.empty()) return 0;
        int n = A.size();
        vector<vector<int>> dp(n+1, vector<int>(m+1, 0));
        for(int i=1; i<=n; i++){
            for(int j=1; j<=m; j++){
                if(j < A[i-1]){
                    dp[i][j] = dp[i-1][j];
                }else{
                    dp[i][j] = max(dp[i-1][j], dp[i-1][j-A[i-1]] + A[i-1]);
                }
            }
        }
        return dp[n][m];
    }

Backpack II:
http://www.lintcode.com/en/problem/backpack-ii/#

題中加入了value元素绑莺,基本沒有變化暖眼。dp[i][j] 為前i個(gè),組成size <= j的最大value值纺裁,所以通項(xiàng)改為
dp[i][j] = max(dp[i-1][j] + dp[i-1][j-A[i]] + V[i])

int backPackII(int m, vector<int> A, vector<int> V) {
        // write your code here
        if(m <= 0 || A.empty() || A.size() != V.size()) return 0;
        int n = A.size();
        vector<vector<int>> dp(n+1, vector<int>(m+1, 0));
        for(int i=1; i<=n; i++){
            for(int j=1; j<=m; j++){
                if(j < A[i-1]){
                    dp[i][j] = dp[i-1][j];
                }else{
                    dp[i][j] = max(dp[i-1][j], dp[i-1][j-A[i-1]] + V[i-1]);
                }
            }
        }
        return dp[n][m];
    }

Backpack III:
http://www.lintcode.com/en/problem/backpack-iii/#

Backpack III 是無限背包诫肠,表示每一個(gè)item可以取無數(shù)次。
所以通項(xiàng)定義稍有變化欺缘。dp[i][j] 為當(dāng)前到第i個(gè)item栋豫,拿到size <= j 的最大價(jià)值。所以有最后不取第i個(gè)item谚殊,dp[i][j] = dp[i-1][j], 取第i個(gè)item笼才,由于之前也可以取item i,dp[i][j] = dp[i][j-A[i]] + A[i]

通項(xiàng)公式為:
dp[i][j] = max(dp[i-1][j] + dp[i][j-A[i]] + A[i])

int backPackIII(vector<int>& A, vector<int>& V, int m) {
 // Write your code here
    if(m <= 0 || A.empty() || A.size() != V.size()) return 0;
    int n = A.size();
    vector<vector<int>> dp(n+1, vector<int>(m+1, 0));
    for(int i=1; i<=n; i++){
        for(int j=1; j<=m; j++){
            if(j < A[i-1]){
                dp[i][j] = dp[i-1][j];
            }else{
                dp[i][j] = max(dp[i-1][j], dp[i][j-A[i-1]] + V[i-1]);
            }
        }
    }
    return dp[n][m];
 }

Backpack IV:
http://www.lintcode.com/en/problem/backpack-iv/#

求方案個(gè)數(shù)络凿,求方案個(gè)數(shù)就是把取max骡送,變成求和。由于還是無限背包絮记,即每個(gè)item可以用無數(shù)次摔踱,所以還是看同一行。通項(xiàng)公式如下:
dp[i][j] 為取到前i個(gè)數(shù)怨愤,組成size <= j 的總方案個(gè)數(shù)派敷。
dp[i][j] = dp[i-1][j] + dp[i][j-A[i]];

初始化時(shí),要把起始整個(gè)column都設(shè)為1.

int backPackIV(vector<int>& nums, int target) {
        // Write your code here
        if(nums.empty()) return 0;
        int n = nums.size();
        vector<vector<int>> dp(n+1, vector<int>(target+1, 0));
        for(int i=1; i<=n; i++){
            dp[i][0] = 1;
            for(int j=1; j<=target; j++){
                if(j < nums[i-1]){
                    dp[i][j] = dp[i-1][j];
                }else{
                    dp[i][j] = dp[i-1][j] + dp[i][j-nums[i-1]];
                }
            }
        }
        return dp[n][target];
    }

Backpack V:
http://www.lintcode.com/en/problem/backpack-v/

這道題就是與IV相比撰洗,去掉了無限背包的條件篮愉,每個(gè)item用一次。
dp[i][j] 為前i個(gè)item差导,去size <= j 的方案個(gè)數(shù)试躏。通項(xiàng)公式為
dp[i][j] = dp[i-1][j] + dp[i-1][j-A[i]]; 與I and II 類似。

int backPackV(vector<int>& nums, int target) {
        // Write your code here
        if(nums.empty() || target <= 0) return 0;
        int n = nums.size();
        vector<vector<int>> dp(n+1, vector<int>(target+1, 0));
        dp[0][0] = 1;
        for(int i=1; i<=n; i++){
            dp[i][0] = 1;
            for(int j=1; j<=target; j++){
                if(j<nums[i-1]){
                    dp[i][j] = dp[i-1][j];
                }else{
                    dp[i][j] = dp[i-1][j] + dp[i-1][j-nums[i-1]];
                }
            }
        }
        return dp[n][target];
    }

或者用下面的方法

 int findSum(vector<int>& nums, int target){
        int len = nums.size();
        int *dp = new int[target+1];
        fill_n(dp, target+1, 0);
        dp[0] = 1;
        for(int i=0; i<nums.size(); i++){
            for(int j=target; j>=nums[i]; j--){
                dp[j] += dp[j-nums[i]];
            }
        }
        return dp[target];
    }

Backpack VI:
http://www.lintcode.com/en/problem/backpack-vi/

這道題就是combination sum设褐,代碼如下:

int backPackVI(vector<int>& nums, int target) {
 // Write your code here
    if(target <= 0 || nums.empty()) return 0;
    int n = nums.size();
    vector<int> dp(target+1, 0);
    dp[0] = 1;
    for(int i=1; i<=target; i++){
        for(int j=0; j<n; j++){
            if(i >= nums[j]) dp[i] += dp[i-nums[j]];
        }
    }
    return dp[target];
 }
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