有一个0/1背包问题,其中n=4,物品重量为(4,7,5,3),物品价值为(40,42,25,12),背包最大载重量W=10,给出采用优先队列式分支限界法求最优解的过程
时间: 2023-10-29 18:29:10 浏览: 111
好的,针对您的问题,我会以我能力范围内的方式回答您。
首先,我们需要建立一个优先队列来存储每个节点,该节点代表背包问题的一个子问题。我们需要根据每个节点的价值估计函数(这里是背包中剩余物品的最大价值和),将节点插入到优先队列中。在每个节点处,我们需要进行以下操作:
1. 检查该节点是否是叶节点。如果是,更新最优解。
2. 检查该节点是否可行。如果不可行,则丢弃该节点。
3. 对于剩余的可行节点,计算价值估计函数并将它们插入到优先队列中。
具体地,在我们的例子中,我们首先创建根节点,表示没有任何物品被选中。这个节点的初始价值估计函数为0。然后,我们插入这个节点到优先队列中。
然后,我们从队列中弹出最高价值估计函数的节点。在我们的例子中,这个节点是空节点。
我们将这个节点扩展成两个节点,分别表示选择第一个物品和不选择第一个物品。对于选择第一个物品的节点,我们检查它是否可行。由于它的重量为4,小于等于背包容量10,它是可行的。然后,我们计算它的价值估计函数:剩余物品的最大价值和为42+25+12=79。我们将这个节点插入到优先队列中。
对于不选择第一个物品的节点,我们也检查它是否可行。由于它的重量为0,小于等于背包容量10,它也是可行的。然后,我们计算它的价值估计函数:剩余物品的最大价值和为42+25+12=79。我们将这个节点插入到优先队列中。
我们现在从队列中弹出最高价值估计函数的节点。在我们的例子中,这个节点是选择第一个物品的节点。
我们将这个节点扩展成两个节点,分别表示选择第二个物品和不选择第二个物品。对于选择第二个物品的节点,我们检查它是否可行。由于它的重量为4+7=11,大于背包容量10,它不可行。因此,我们丢弃这个节点。
对于不选择第二个物品的节点,我们也检查它是否可行。由于它的重量为4,小于等于背包容量10,它是可行的。然后,我们计算它的价值估计函数:剩余物品的最大价值和为25+12=37。我们将这个节点插入到优先队列中。
接着,我们从队列中弹出最高价值估计函数的节点。在我们的例子中,这个节点是不选择第二个物品的节点。
我们将这个节点扩展成两个节点,分别表示选择第三个物品和不选择第三个物品。对于选择第三个物品的节点,我们检查它是否可行。由于它的重量为4+5=9,小于等于背包容量10,它是可行的。然后,我们计算它的价值估计函数:剩余物品的最大价值和为12。我们将这个节点插入到优先队列中。
对于不选择第三个物品的节点,我们也检查它是否可行。由于它的重量为4,小于等于背包容量10,它是可行的。然后,我们计算它的价值估计函数:剩余物品的最大价值和为12。我们将这个节点插入到优先队列中。
最后,我们从队列中弹出最高价值估计函数的节点。在我们的例子中,这个节点是选择第三个物品的节点。
我们将这个节点扩展成两个节点,分别表示选择第四个物品和不选择第四个物品。对于选择第四个物品的节点,我们检查它是否可行。由于它的重量为4+5+3=12,大于背包容量10,它不可行。因此,我们丢弃这个节点。
对于不选择第四个物品的节点,我们检查它是否是叶节点。由于它是叶节点,我们更新最优解。
最终,我们得到的最优解是:选择第一个和第三个物品,总重量为9,总价值为67。
这就是使用优先队列式分支限界法来解决0/1背包问题的过程。
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