一、题目描述:

有n件物品,每件物品占用的空间为w[i], 价值为p[i]。

有容量为 V 的背包。求在容量允许的范围下,背包装入物品的最大价值。

 

用dp[i][v] 表示 用剩余容量为v的背包,来装前i件物品,可以达到的最大价值。

那么 dp[i][0] = 0;

在当前为i,v的情况下,考察第i件物品。有两种情况。

1、如果i物品的体积大于v,根本装不下了。没得选,只能放弃。则最大价值不变。相当于,用前i-1件物品来填满v。dp[i][v] = dp[i-1][v];

2、如果i物品的体积不大于v,可以选择装入i或者放弃i。

如果装入i,则剩余的容量变为v-w[i]。整个问题变为,先把i装入,再用v-w[i]的空间去装前i-1件物品。 dp[i][v] = dp[i-1][v-w[i]] + p[i]

如果放弃i,则dp[i][v] 依然是dp[i-1][v]。和情况1相同。

 

状态转移方程就出来了:

if( v >= w[i] )  dp[i][v] = max { dp[i-1][v] , dp[i-1][ v-w[i] ] + p[i] }
else    dp[i][v] = dp[i-1][v]

 

代码如下:

int main()
{
    int n = 5;
    int sum = 12;

    int w[5] = {5, 4, 7 ,2 ,6};
    int p[5] = {12,3,10, 3, 6};
/*
    dp[i][V] 表示前i个,放入体积为V的背包内,获得的最大收益。

    dp[0][0] = {0};        dp[i][V] = max{ dp[i-1][V], dp[i][V-w[i]] + p[i] }
*/
    int dp[6][13];

    int i,v;

    memset(dp,0,sizeof(dp));

    for(i = 1; i <= n ; i++)
    {
        //for(v = w[i-1];v<=sum;v++)    这是错的!因为如果v < w[i]的话,dp[i][v]等于dp[i-1][V]。
        for(v = 1;v <= sum; v++)
        {
            if(v >= w[i-1])    dp[i][v] = max_2( dp[i-1][v-w[i-1]] + p[i-1],dp[i-1][v] );
            else            dp[i][v] = dp[i-1][v];
        }
    }

     for(i = 1; i <= n ; i++)
    {
        for(v = 0;v<=sum;v++)
        {
            printf("%2d ",dp[i][v]);
        }
        printf("\n");
    }
    return 0;
}

 

当V=0 和 1时,任何物品都不能放下,所以 前两列的数都是0.

当v=2时,只能放下第四件物品,所以前三件的时候,依然是0,第四件以后,开始变化。

 

二、空间优化

注意到每次求解 dp[i][v]只用到了上一行(i-1)的值:dp[i-1][v]  和 dp[i-1][ v-w[i] ]。考虑用dp[v]来表示之前dp[i][v]对应的状态。

第i次循环开始之前,dp [ j ] = dp [ i-1 ][ j ] ( 0<= j <= V )

第i次循环结束之后,dp [ j ] = dp [ i ][ j ]    ( 0<= j <= V )

那么在计算第i次循环的dp值时,两种选择变为下面的情况。

如果放弃物品i,即dp[i][v] = dp[i-1][v],dp[v]保持不变即可。

如果放入物品i,即dp[i][v] = dp[i-1][ v-w[i] ], 很幸运,当前的dp[v-w[i]]就是dp[i-1][v-w[i]]。

 

OK,代码出来了。

for (i=0;i<n;i++)
{
    for(v = 0; v <= sum; v++)
    {
        if( v < w[i])    
            dp[v] = dp[v] ;//  第i-1轮的值直接更新到了第i轮
        else  
            dp[v] = max{ dp[v],dp[ v-w[i] ] };
    }
} 

 

实际运行结果是不对的。

仔细观察,有个问题出现了。我们必须保证,在计算dp[v]的时候,dp[ v -w[i] ]依然等于dp[i-1][ v-w[i] ]。

但是看代码中,明显不是这样。因为v是从小到大计算,dp[ v-w[i]] 已经在 dp[v]之前被计算过了。我们用到的dp[ v-w[i] ]是第i次循环计算出来的值。

我们的代码相当于在执行:dp[ i ][ v ] = max{ dp[ i-1 ][ v ],dp[ i ][ v-w[i] ] };   (注意是dp[ i ][ v-w[i] ]!)

 

为了保证先计算dp[v],需要颠倒一下计算顺序。

最终版本如下:

int main()
{
    int w[5] = {5, 4, 7 ,2 ,6};
    int p[5] = {12,3,10, 3, 6};

    int i,v,n = 5;
    int sum = 12;

    int dp[13];

    memset(dp,0,sizeof(dp));

    for(i=0;i<n;i++)
    {
        for(v=sum;v>=w[i];v--)
        {
            dp[v] = max_2( dp[v], dp[v-w[i]]+p[i] );
        }
    }
    
    for(i = 0;i<=sum;i++)
    {
        printf("%d ",dp[i]);
    }
    return 0;
}

第一次循环之前,i=0,dp[v] 全体为0 . 

每一次循环得到的值,和dp[i][v]的第i行是一致的。

 

记录自己的一些理解和思考。不能保证代码完全正确,因为没有经过大量数据测试。

欢迎指正!

 

根据背包九讲的第一讲,整理扩充下。自己思考完才能看懂了。。。

posted on 2017-11-20 19:11  newbird2017  阅读(3728)  评论(2编辑  收藏  举报