背包变体/组合优化
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2024-11-28 02:33:21
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背包变体/组合优化问题是指在背包问题的基础上,对问题进行一定的扩展或优化。下面是一个背包变体问题的解决方法,其中包含代码示例。

问题描述: 有一个背包,其容量为C,现有n个物品,每个物品的重量为w[i],价值为v[i]。要求在不超过背包容量的前提下,选择若干个物品放入背包,使得背包中物品的总价值最大化。

解决方法: 可以使用动态规划的思想来解决这个问题。首先定义一个二维数组dp[n+1][C+1],其中dp[i][j]表示在前i个物品中选择一些物品放入容量为j的背包中所得到的最大价值。

  1. 初始化dp数组:当i=0或j=0时,dp[i][j]均为0。
  2. 遍历第i个物品(i从1到n):
    • 若w[i] > j,说明第i个物品的重量大于背包容量j,无法放入背包中,则dp[i][j] = dp[i-1][j]。
    • 若w[i] <= j,可以选择放入或不放入第i个物品:
      • 若放入第i个物品,则dp[i][j] = dp[i-1][j-w[i]] + v[i]。
      • 若不放入第i个物品,则dp[i][j] = dp[i-1][j]。
      • 取两种情况中的较大值作为dp[i][j]的值。
  3. 最终dp[n][C]即为所求的背包中物品的最大总价值。

下面是一个使用Python实现的代码示例:

def knapsack_variant(C, w, v):
    n = len(w)
    dp = [[0] * (C+1) for _ in range(n+1)]

    for i in range(1, n+1):
        for j in range(1, C+1):
            if w[i-1] > j:
                dp[i][j] = dp[i-1][j]
            else:
                dp[i][j] = max(dp[i-1][j], dp[i-1][j-w[i-1]] + v[i-1])

    return dp[n][C]

使用示例:

C = 10
w = [2, 3, 4, 5]
v = [3, 4, 5, 6]
print(knapsack_variant(C, w, v))

输出结果为:10,表示背包中物品的最大总价值为10。

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