背包問題

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來源

以下是自己寫的

import java.util.Scanner;
public class test{
    public static void main(String[] args){
        int totalPersons = 10;
        int[] value = {500, 200, 300, 350, 400};
        int[] persons = {5, 3, 4, 3, 5};
      //這里儲存整個maxMatri,實際上只用到了前一行,所以和上面的代碼相比浪費空間了。
        int[][] maxMatri = new int[value.length][totalPersons + 1];

        for(int i = persons[0]; i < totalPersons + 1; ++i){
                maxMatri[0][i] = value[0];
        }

        for(int i = 1; i < value.length; ++i){

            for( int j = 1; j < totalPersons + 1; ++j){
                maxMatri[i][j] =j - persons[i] >= 0 ?  Math.max(maxMatri[i - 1][j], maxMatri[i - 1][j - persons[i]] + value[i]) : maxMatri[i -1][j];
            }
        }
        
        System.out.println(maxMatri[maxMatri.length - 1][maxMatri[0].length - 1]);
    }

}
import java.util.Scanner;
public class test{
    /**
     * more concise
     */
    public static void main(String[] args){
        int totalPersons = 10;
        int[] value = {500, 200, 300, 350, 400};
        int[] persons = {5, 3, 4, 3, 5};
        int[] maxProfit = new int[totalPersons + 1];

        for(int i = 0; i < value.length; ++i){

            for( int j = totalPersons; j >= persons[i]; --j){
                if( i == 0){
                    maxProfit[j] = value[i];
                    continue;
                }
                maxProfit[j] = Math.max(maxProfit[j], maxProfit[j - persons[i]] + value[i]);
                if( i == value.length -1 && j == totalPersons)
                    break;
            }

        }
        
        System.out.println(maxProfit[totalPersons]);
    }

}

01背包

也可以這么解

import java.util.Scanner;
public class test{
    public static void main(String[] args){
        //weight
        int [] w = {2,2,6,5,4};
        //value
        int [] v = {6,3,5,4,6};
        System.out.println(package01(w, v, 10));
    }

    private static int package01(int w[], int v[], int totalW){
        /**
         * This method wastes memory
         */
        // int[] preF = new int[totalW + 1];
        // int[] f = new int[totalW + 1];
        // for(int i = 0; i < w.length; ++i){
        //     for(int j = 0; j < totalW + 1; ++j){
        //         if(j == 0){
        //             preF[j] = w[0];
        //             continue;
        //         }
        //         f[j] =  j - w[i] > 0? Math.max(preF[j], preF[j - w[i]] + v[i]) : preF[j];
        //     }
        //     for(int j = 1; j < totalW + 1; ++j){
        //         preF[j] = f[j];
        //     }
        // }
        int [] maxp = new int [totalW + 1];

        for(int i = 0; i < w.length; ++i){
            for(int j = totalW; j >= w[i]; --j){
                maxp[j] = Math.max(maxp[j], maxp[j - w[i]] + v[i]);
            }
        }

        return maxp[totalW];
    }

}

完全背包

只需修改為

        for(int i = 0; i < w.length; ++i){
            for(int j = w[i]; j < totalW+1; ++j){
                maxp[j] = Math.max(maxp[j], maxp[j - w[i]] + v[i]);
            }
        }

多重背包

題目:輸入數(shù)據(jù)首先包含一個正整數(shù)C,表示有C組測試用例,每組測試用例的第一行是兩個整數(shù)n和m(1<=n<=100, 1<=m<=100),分別表示經(jīng)費的金額和大米的種類,然后是m行數(shù)據(jù),每行包含3個數(shù)p,h和c(1<=p<=20,1<=h<=200,1<=c<=20),分別表示每袋的價格、每袋的重量以及對應(yīng)種類大米的袋數(shù)。對于每組測試數(shù)據(jù),請輸出能夠購買大米的最多重量,你可以假設(shè)經(jīng)費買不光所有的大米,并且經(jīng)費你可以不用完。每個實例的輸出占一行。

定理:一個正整數(shù)n可以被分解成1,2,4,…,2(k-1),n-2k+1(k是滿足n-2k+1>0的最大整數(shù))的形式,且1~n之內(nèi)的所有整數(shù)均可以唯一表示成1,2,4,…,2(k-1),n-2^k+1中某幾個數(shù)的和的形式.
證明如下:

(1) 數(shù)列1,2,4,…,2(k-1),n-2k+1中所有元素的和為n,所以若干元素的和的范圍為:[1, n];
(2)如果正整數(shù)t<= 2^k – 1,則t一定能用1,2,4,…,2(k-1)中某幾個數(shù)的和表示,這個很容易證明:我們把t的二進(jìn)制表示寫出來,很明顯,t可以表示成n=a0*20+a12^1+…+ak2^(k-1),其中ak=0或者1,表示t的第ak位二進(jìn)制數(shù)為0或者1.
(3)如果t>=2k,設(shè)s=n-2k+1,則t-s<=2k-1,因而t-s可以表示成1,2,4,…,2(k-1)中某幾個數(shù)的和的形式,進(jìn)而t可以表示成1,2,4,…,2^(k-1),s中某幾個數(shù)的和(加數(shù)中一定含有s)的形式。
(證畢!)

import java.util.ArrayList;
import java.util.Scanner;
public class test{
    /**
     * more concise
     */
    public static void main(String[] args){
        int money = 8;
        int[] value = {2,4};
        int[] weight = {100, 100};
        int[] amount = {4, 2};
        
        System.out.println(multiplePackage(money, value, weight, amount));
    }

    private static int multiplePackage(int money, int[] value, int[] weight, int[] amount){
        int[] dp = new int[money + 1];

        //關(guān)鍵
        ArrayList<Integer> valueList = new ArrayList<>();
        ArrayList<Integer> weightList = new ArrayList<>();
        for(int i = 0; i < value.length; ++i){
            for(int j = 1; j < amount[i]; j <<= 1){
                valueList.add(value[i] * j);
                weightList.add(weight[i] * j);
                amount[i] -= j;
            }
            if(amount[i] > 0){
                valueList.add(amount[i] * value[i]);
                weightList.add(amount[i] * weight[i]);
            }
        }

      //還是01背包的解法
        for(int i = 0; i < valueList.size(); ++i){
            for(int j = money; j >= valueList.get(i); --j){
                if( dp[j] < dp[j - valueList.get(i)] + weightList.get(i)){
                        dp[j] = dp[j - valueList.get(i)] + weightList.get(i);
                }
            }
        }

        return dp[money];
    }

}

參考

最后編輯于
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