回溯法之01背包问题

回溯法之01背包问题一、问题n皇后问题的解空间树是一颗排列树,而01背包问题的解空间树应该是一颗子集树。再简述下该问题:有n件物品和一个容量为c的背包。第i件物品的价值是v[i],重量是w[i]。求解将哪些物品装入背包可使价值总和最大。所谓01背包,表示每一个物品看成一个整体,要么全部装入,要么都不装入。这里n=5,c=10,w={2,2,6,5,4},v={6,3,5,4,6}。01背…

大家好,又见面了,我是你们的朋友全栈君。如果您正在找激活码,请点击查看最新教程,关注关注公众号 “全栈程序员社区” 获取激活教程,可能之前旧版本教程已经失效.最新Idea2022.1教程亲测有效,一键激活。

Jetbrains全系列IDE稳定放心使用

一、问题

n皇后问题的解空间树是一颗排列树,而01背包问题的解空间树应该是一颗子集树。再简述下该问题:有n件物品和一个容量为c的背包。第i件物品的价值是v[i],重量是w[i]。求解将哪些物品装入背包可使价值总和最大。所谓01背包,表示每一个物品看成一个整体,要么全部装入,要么都不装入。这里n=5, c=10, w={2, 2, 6, 5, 4}, v={6, 3, 5, 4, 6}。

01背包属于找最优解问题,用回溯法需要构造解的子集树。在搜索状态空间树时,只要左子结点是可一个可行结点,搜索就进入其左子树。对于右子树时,先计算上界函数,以判断是否将其剪枝。为了更好地计算和运用上界函数剪枝,可以先将物品按照其单位重量价值从大到小排序,此后就按照顺序考虑各个物品。

剪枝的两种情况:

①左结点深度搜索的条件是当前物品装得下,即cw+w[i]<=c

②将当前剩余所有物品都装入背包,获得的总价值也没能大于当前已经求得的最大价值bestp时

二、c++代码

#include <iostream>
#include <cmath>
using namespace std;


int n;//物品数量
double c;//背包容量
double v[100];//各个物品的价值
double w[100];//各个物品的重量
double cw = 0.0;//当前背包重量
double cp = 0.0;//当前背包中物品价值
double bestp = 0.0;//当前最优价值
double perp[100];//物品按单位重量价值排序后
int x[100];//是否装入,为0或1 
int best[100];//记录最优解,为0或1 
double v2[100];//临时存放各个物品的价值
double w2[100];//临时存放各个物品的重量


//交换两元素 
void swap(int i,int j,double arr[]){
     double t;
     t=arr[i];arr[i]=arr[j];arr[j]=t;                
     }
 
//快速排序算法 
void quicksort(int p,int q,double arr[],double key){
    int i,j;
    i=p;
    j=q;
    if(p>=q){
         return;
         }
    
    while(1){
            while(j>=p && arr[j]<key){j--;}
            if(j<=i) 
            break;
            swap(i,j,arr);
            swap(i,j,w2);
            swap(i,j,v2);

            
            while(i<=q && arr[i]>=key){i++;}                                  
            if(j<=i) 
            break;
            swap(i,j,arr);
            swap(i,j,w2);
            swap(i,j,v2);
          
            
            }
            
     quicksort(p,j-1,arr,arr[p]);
     quicksort(j+1,q,arr,arr[j+1]);   
    
    }

//按单位价值排序
void knapsack(int t)
{       
   quicksort(t,n,perp,perp[t]);    
}

//回溯函数
//每个结点的左右子树都要判断,因为装或不装两种情况都要考虑 
void backtrack(int i)
{
    double bound(int i);
   
    if(i>n)//到达叶结点,得出一个解 
    {
    bestp = cp;
    for(int k=1;k<=n;k++)
    {      
       best[k]=x[k];//把最优解记录下来      
    }
       return;
    }
    
    if(cw+w[i]<=c)//搜索左子树 
    {
       cw+=w[i];
       cp+=v[i];
       x[i]=1;
       backtrack(i+1);
       cw-=w[i];
       cp-=v[i];
       x[i]=0;
    }   
    
   if(bound(i+1)>bestp)//搜索右子树,必要时剪枝 
       backtrack(i+1);
}

//计算上界函数
double bound(int i)
{
    double leftw= c-cw;
    double b =cp;
    
    for(int k=i;k<=n;k++){//剩余物品重量、价值分别存在w2、v2数组中 
             w2[k]=w[k];
             v2[k]=v[k];
             } 
    knapsack(i);//将剩余物品按单位重量价值排序
    
    while(i<=n&&w2[i]<=leftw)//将剩余已排好序的物品装入背包 
    {
       leftw-=w2[i];
       b+=v2[i];
       i++;
    }
    if(i<=n)
       b+=v2[i]/w2[i]*leftw;
    return b;
}


int main()
{
    int i; 
    cin >> n >> c;//输入物品数量n、背包容量c   
    for(i=1;i<=n;i++)
    {
       cin >> w[i] >> v[i];//输入各个物品重量wi、价值vi  
       perp[i]=v[i]/w[i];  
       w2[i]=v2[i]=0;       
       x[i]=0;
       best[i]=0;
    }
        
    backtrack(1);
    cout << "最大价值为:" << bestp << endl;
    cout << "需要装入的物品编号是:" << endl;
    for(i=1;i<=n;i++)
    {
       if(best[i])
           cout << i << " ";
    }
    cout << endl;
    system("pause"); 
    return 0;
}

运行结果:

回溯法之01背包问题

版权声明:本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌侵权/违法违规的内容, 请发送邮件至 举报,一经查实,本站将立刻删除。

发布者:全栈程序员-站长,转载请注明出处:https://javaforall.net/180962.html原文链接:https://javaforall.net

赞 (0)
全栈程序员-站长的头像全栈程序员-站长


相关推荐

  • iptables layer7应用层过滤

    iptables layer7应用层过滤

    2021年8月29日
  • android手机指纹识别_屏下指纹缺点

    android手机指纹识别_屏下指纹缺点手机科技发展到目前阶段,对于指纹解锁技术已经到第二阶段了,第一阶段有三种指纹解锁方式:正面、侧面、背面,而第二阶段那就是目前还处于上阵新兵状态的屏下指纹,这里我就我个人使用的情况,来谈一下这几种指纹解锁的优劣势吧。一、正面指纹解锁,代表机型iPhone如果我没有记错的话,虽然不是第一个用,但苹果的指纹解锁是从iPhone5S开始,并流行起来的,并且从此就一发不可收拾,我是从iPhone6SP开…

    2022年8月10日
  • Linux中vi命令用法「建议收藏」

    Linux中vi命令用法「建议收藏」Linux中vi命令的用法

    2022年9月22日
  • MySQL把字符串转化为数字的三种方式[通俗易懂]

    MySQL把字符串转化为数字的三种方式[通俗易懂]问题出现当我用navicat查询时,在varchar字段上where查询使用的是int类型的0【忘记打引号了…】,结果查出一堆其他的字符串,很奇怪。首先,我想到的是类似于betweenand,我以为也是比较的首字母,不过后面我发现并不是的。百度搜素之后发现是在这查询的时候MySQL把字符串转化为数字,并且有几种方式:1.方法一:字段值+0MySql会根据上下文自动转换类型,这里会将被本来是字符类型的字段值以数值型返回,如果字段存放的值为数值字符,则会转换为数值型返回,如果字段存

    2022年5月30日
  • windows连接Ubuntu16.10中winscp连接被拒绝「建议收藏」

    windows连接Ubuntu16.10中winscp连接被拒绝「建议收藏」这些天在玩Linux上的一些东西,物理机装了Linux,虚拟机也装了。但是很尴尬,完全从Windows上迁移到Linux上还是需要时间的,比如说今天,虚拟机上就碰到了问题。博主想在Windows上装一个winscp。winscp是一款文件传输工具,可以用来做不同系统之间的文件传输。 因为某些需要,博主的虚拟机网卡设置的是host-only模式,这种模式有一个缺点,也应该不算是缺点,在这种模式

    2022年9月17日
  • vuerouter配置_vue面包屑

    vuerouter配置_vue面包屑介绍VueRouter是Vue.js官方的路由管理器。它和Vue.js的核心深度集成,让构建单页面应用变得易如反掌。包含的功能有:嵌套的路由/视图表模块化的、基于组件的路由配置路由参

    2022年8月7日

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注

关注全栈程序员社区公众号