代码随想录---01背包问题
创始人
2025-05-30 13:37:24
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01背包问题的基础一:

有n件物品和一个最多能背重量为w 的背包。第i件物品的重量是weight[i],得到的价值是value[i] 。每件物品只能用一次,求解将哪些物品装入背包里物品价值总和最大。

dp二维数组01背包:动态规划五部曲:

第一步:

确定dp数组的含义:dp[i][j] 是表示从下标[0-i]的物品中任意取,放入容量为j的背包中,价值总和是多少。

第二步:

确定递推公式:dp[i][j]的含义是从下标[0-i] 的物品中任意选取,放进容量为j的背包中,得到的价值总和是多少。

dp[i][j]可以由两个方向得来:

不放物品i:

由dp[i - 1][j]推出,即背包容量为j,里面不放物品i的最大价值,此时dp[i][j]就是dp[i - 1][j]。(其实就是当物品i的重量大于背包j的重量时,物品i无法放进背包中,所以被背包内的价值依然和前面相同。)放不进取物品i。

放物品i:

由dp[i - 1][j - weight[i]]推出,dp[i - 1][j - weight[i]] 为背包容量为j - weight[i]的时候不放物品i的最大价值,那么dp[i - 1][j - weight[i]] + value[i] (物品i的价值),就是背包放物品i得到的最大价值。

递推公式:dp[i][j]=max(dp[i-1][j],dp[i-1][j-weight[i]] +values[i])

第三步:初始化dp数组

dp数组的第一行和第一列是需要初始化的。第一行背包重量不为0的那个点;初始化为第一个物品的重量,第一列初始化为0。

第四步:先遍历物品再遍历背包重量。也可以先遍历背包重量,再遍历物品。

第五步:递推dp数组。

public class 背包问题_01 {public static void main(String[] args) {int [] weight={1,3,4};// 每个物品的重量;int [] value={15,20,30}; //每个物品的价值int bagsize=4;//背包容量;testWeight_Bag(weight,value,bagsize);}public static void testWeight_Bag(int [] weight,int [] value ,int bagsize){//确定dp[][] ,初始化的数组就是全是0int[][] dp=new int[weight.length][bagsize+1];  //多一列,因为要从0开始,把背包的为0的重量也加入进来//确定递推公式 dp[i][j]=max(dp[i-1][j],dp[i-1][j-weight[i]] + value[i])//初始dpfor (int j=weight[0];j<=bagsize;j++){dp[0][j]=value[0]; //给第一行赋值,赋值是第一个物品的价值;}//确定遍历顺序;for (int i=1;i< weight.length;i++){//背包的容量:for (int j=1;j<=bagsize;j++){if (j< weight[i]){//如果背包的容量小于第i个物品的重量:dp[i][j]=dp[i-1][j];}else{dp[i][j]=Math.max(dp[i-1][j],dp[i-1][j-weight[i]] + value[i]);}}}//打印dpSystem.out.println("背包问题打印dp数组:");for (int i=0;i< weight.length;i++){for (int j=0;j<=bagsize;j++){System.out.print(dp[i][j] + "\t"); //加入制表符;}System.out.println("\n");}}
}
背包问题打印dp数组:
0	15	15	15	15	0	15	15	20	35	0	15	15	20	35	

01背包问题基础二:

一维dp数组(滚动数组)

对于背包问题其实状态都是可以压缩的。

在使用二维数组的时候,递推公式:dp[i][j] = max(dp[i - 1][j], dp[i - 1][j - weight[i]] + value[i]);

dp[i][j] 表示从下标为[0-i]的物品里任意取,放进容量为j的背包,价值总和最大是多少。

其实可以发现如果把dp[i - 1]那一层拷贝到dp[i]上,表达式完全可以是:dp[i][j] = max(dp[i][j], dp[i][j - weight[i]] + value[i]);

与其把dp[i - 1]这一层拷贝到dp[i]上,不如只用一个一维数组了,只用dp[j](一维数组,也可以理解是一个滚动数组)。

动规五部曲分析如下:

  • 确定dp数组的定义

在一维dp数组中,dp[j]表示:容量为j的背包,所背的物品价值可以最大为dp[j]。

  • 一维dp数组的递推公式

dp[j]可以通过dp[j - weight[i]]推导出来,dp[j - weight[i]]表示容量为j - weight[i]的背包所背的最大价值。

此时dp[j]有两个选择,一个是取自己dp[j] 相当于 二维dp数组中的dp[i-1][j],即不放物品i,一个是取dp[j - weight[i]] + value[i],即放物品i,指定是取最大的,毕竟是求最大价值,

dp[j]=max(dp[j],dp[j-weight[i]] + value[i]);

  • 一维dp数组如何初始化

关于初始化,一定要和dp数组的定义吻合,否则到递推公式的时候就会越来越乱。

dp[j]表示:容量为j的背包,所背的物品价值可以最大为dp[j],那么dp[0]就应该是0,因为背包容量为0所背的物品的最大价值就是0。

dp数组在推导的时候一定是取价值最大的数,如果题目给的价值都是正整数那么非0下标都初始化为0就可以了。

  • 遍历顺序:

遍历背包的容量需要倒叙,因为这样不会重复利用前面的数据。

for(int i = 0; i < weight.size(); i++) { // 遍历物品for(int j = bagWeight; j >= weight[i]; j--) { // 遍历背包容量dp[j] = max(dp[j], dp[j - weight[i]] + value[i]);}
}
  • 推导遍历数组的数据
public class 背包问题_02 {public static void main(String[] args) {int [] weight={1,3,4};// 每个物品的重量;int [] value={15,20,30}; //每个物品的价值int bagsize=4;//背包容量;testWeight_Bag(weight,value,bagsize);}public static void testWeight_Bag(int [] weight,int [] value,int bagsize){int weight_len= weight.length;//定义的数组,初始化就是0int [] dp=new int[bagsize+1];//顺序遍历先遍历物品,再倒叙遍历背包;for (int i=0;i=weight[i];j--){dp[j]=Math.max(dp[j],dp[j-weight[i]] + value[i]);}}//打印dp数组for (int j = 0; j <= bagsize; j++){System.out.print(dp[j] + " ");}}
}

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