动态规划/贪心算法----0/1背包问题AND普通背包问题

 两个背包问题都是比较典型的问题,对这两种算法的理解有很好的帮助.

0/1背包问题--

问题描述:

设U = {u1,u2,u3,......ui}(一共有amount数量的物品)是一组准备放入背包中的物品.设背包的容量为size.

定义每个物品都具有两个属性weight和value.

我们要解决的问题就是计算在所选取的物品总重量不超过背包容量size的前提下使所选的物品总价值最大.

程序的设计:

设V[i, j]用来表示从前i项{u1......ui}中取出来的装入体积为j的背包的最大价值.i的范围是从0到amount,j是从0到size.这样的话要计算的值就是V[amount, size].V[0, j]对于所有的j的值都是0,因为这时候的包中没有物品.同时V[i, 0]的值也是0,因为没有物品可以放到size为0的背包里面.

所以有:

V[i, j] = 0       若i = 0 或 j = 0;

V[i, j] = V[i - 1, j]    若j < ui.weight;(当物品的重量大于背包承重时,就不巴物品放在里面)

V[i, j] = max{V[i - 1, j], V[i - 1, j - ui.weight] + ui.value}      若i > 0并且j >= ui.weight;

 

现在就可用动态规划的方法运用上面的公式来填表求解了.

 

代码:

 

#include <stdio.h>
#define W 1000
#define N 1000

typedef struct data
...{
    int vaule;
    int weight;
}goods;

int returnmax(int a, int b)
...{
    return (a > b ? a : b);
}

int KNAPSACK(goods *P, int a, int s)
...{
    int V[N][W];
    int i,j,mv;
    for(i = 0; i < a; i++)
        V[i][0] = 0;
    for(j = 0; j < s; j++)
        V[0][j] = 0;
    for(i = 1; i <= a; i++)
        for(j = 1; j <= s; j++)
        ...{
            V[i][j] = V[i - 1][j];
            if(P[i].weight <= j)
                V[i][j] = returnmax(V[i][j],V[i - 1][j - P[i].weight] + P[i].vaule);
        }
    mv = V[a][s];
    return mv;
}

int main()
...{
    int mostvalue,amount,size,i;
    goods A[N];
    printf("Input how much the goods have: ");
    scanf("%d",&amount);
    printf("Input the size of the bag: ");
    scanf("%d",&size);
    printf("Input the data of the goods: ");
    for(i = 0; i < amount; i++)
        scanf("%d %d",&A[i].vaule,&A[i].weight);
    mostvalue = KNAPSACK(A,amount,size);
    printf("%d",mostvalue);
    return 0;
}

 

优化的问题:

1.由于计算当前行的时候只需要上一行的结果,所以修改一下程序就可以减少使用的空间.

2.如果要输出所选的物品也是可以实现的.

PS:0/1背包问题和普通背包的差别就在于(1)物品是否可以重复选择, (2)物品是否可以只选取部分.

 

普通背包问题--

问题描述:

参看上面的PS;

程序的设计:

因为可以重复的选取物品,而且可以部分的选取物品,所以背包应该是完全填满的(0/1背包问题背包不一定是满的).

因此可以先计算每个物品的性价比,然后排序,最后按顺序选取,直到背包填满.

代码:

 

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define MAX 100000

typedef struct data
...{
    long value;
    long weight;
    double average;
}goods;

compare(const void *a, const void *b)
...{
    return -(int)(((goods *)a)->average - ((goods *)b)->average);
}

long KNAPSACK(goods *A, long amount, long size)
...{
    double mv = 0;
    long i = 0;
    long mvresult;

    while(size && amount)
    ...{
        if(size >= (A + i)->weight)
        ...{
            mv += (A + i)->value;
            size -= (A + i)->weight;
        }
        else
        ...{
            mv += ((A + i)->average) * size;
            size = 0;
        }
        i++;
        amount--;
    }
    mvresult = (long)mv;
    return mvresult;
}

int main()
...{
    goods A[MAX];
    long amount, size, i, temp, mostvalue;
    printf("Input the amount of the goods and the size of the bags: ");
    scanf("%ld %ld", &amount, &size);
    printf("Input the weight and value of each goods: ");
    for(i = 0; i < amount; i++)
    ...{
        scanf("%ld %ld",&A[i].weight, &A[i].value);
        A[i].average = A[i].value / A[i].weight;
    }
    qsort(A, amount, sizeof(A[0]), compare);
    mostvalue = KNAPSACK(A, amount, size);
    printf("The most value is %ld ", mostvalue);
    return 0;
}