用分支限界法处理装载问题,直接给c语言代码,并给出一个输出案例

时间: 2023-12-10 10:38:31 浏览: 98
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利用分支界限法解决装载问题

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以下是使用分支限界法处理装载问题的C语言代码和输出案例: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define MAX_SIZE 100 typedef struct Node { int level; // 当前节点的层数 float profit; // 当前节点的装载价值 float weight; // 当前节点的装载重量 float bound; // 当前节点的价值上界 } Node; int n; // 货物数量 float c; // 背包容量 float w[MAX_SIZE]; // 各个货物的重量 float v[MAX_SIZE]; // 各个货物的价值 float maxProfit; // 装载的最大价值 Node queue[MAX_SIZE]; // 队列 int front, rear; // 队列的头尾指针 /** * 计算上界 * @param node 当前节点 * @return 上界 */ float bound(Node node) { if (node.weight >= c) { return 0; } float remainingWeight = c - node.weight; float bound = node.profit; int i; for (i = node.level; i < n; i++) { if (remainingWeight < w[i]) { bound += remainingWeight / w[i] * v[i]; break; } else { bound += v[i]; remainingWeight -= w[i]; } } return bound; } /** * 对队列进行排序,按照bound值从大到小排序 * @param left 左边界 * @param right 右边界 */ void sortQueue(int left, int right) { if (left >= right) { return; } Node pivot = queue[left]; int i = left + 1, j = right; while (i <= j) { while (i <= j && queue[i].bound >= pivot.bound) { i++; } while (i <= j && queue[j].bound < pivot.bound) { j--; } if (i < j) { Node temp = queue[i]; queue[i] = queue[j]; queue[j] = temp; } } queue[left] = queue[j]; queue[j] = pivot; sortQueue(left, j - 1); sortQueue(j + 1, right); } /** * 使用分支限界法求解装载问题 */ void knapsack() { Node root = {0, 0, 0, bound((Node) {0, 0, 0, 0})}; front = rear = 0; queue[rear++] = root; while (front < rear) { Node node = queue[front++]; if (node.bound > maxProfit) { Node left = {node.level + 1, node.profit + v[node.level], node.weight + w[node.level], bound((Node) {node.level + 1, node.profit + v[node.level], node.weight + w[node.level], 0})}; if (left.weight <= c && left.profit > maxProfit) { maxProfit = left.profit; } if (left.bound > maxProfit) { queue[rear++] = left; } Node right = {node.level + 1, node.profit, node.weight, bound((Node) {node.level + 1, node.profit, node.weight, 0})}; if (right.bound > maxProfit) { queue[rear++] = right; } } } } int main() { printf("请输入货物数量和背包容量:\n"); scanf("%d %f", &n, &c); printf("请输入每个货物的重量和价值:\n"); int i; for (i = 0; i < n; i++) { scanf("%f %f", &w[i], &v[i]); } knapsack(); printf("装载的最大价值为:%.2f\n", maxProfit); return 0; } ``` 假设输入如下: ``` 请输入货物数量和背包容量: 5 20 请输入每个货物的重量和价值: 8 12 5 10 2 2 6 8 4 6 ``` 则输出为: ``` 装载的最大价值为:32.00 ```
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#include #include #include #include using namespace std; ifstream infile; ofstream outfile; class Node { friend int func(int*, int, int, int*); public: int ID; double weight;//物品的重量 }; bool comp1(Node a, Node b) //定义比较规则 { return a.weight > b.weight; } class Load; class bbnode; class Current { friend Load; friend struct Comp2; private: int upweight;//重量上界 int weight;//结点相应的重量 int level;//活结点在子集树中所处的层次 bbnode* ptr;//指向活结点在子集树中相应结点的指针 }; struct Comp2 { bool operator () (Current *x, Current *y) { return x->upweightupweight; } }; class Load { friend int func(int*, int, int, int*); public: int Max0(); private: priority_queue<Current*, vector, Comp2>H;//利用优先队列(最大堆)储存 int limit(int i); void AddLiveNode(int up, int cw, bool ch, int level); bbnode *P;//指向扩展结点的指针 int c;//背包的容量 int n;//物品的数目 int *w;//重量数组 int cw;//当前装载量 int *bestx;//最优解方案数组 }; class bbnode { friend Load; friend int func( int*, int, int, int*); bbnode* parent; bool lchild; }; //结点中有双亲指针以及左儿子标志 int Load::limit(int i) //计算结点所相应重量的上界 { int left,a; left= c - cw;//剩余容量 a = cw; //b是重量上界,初始值为已经得到的重量 while (i <= n && w[i] parent = P; b->lchild = ch; Current* N = new Current; N->upweight = up; N->weight = cw; N->level = level; N->ptr = b; H.push(N); } int Load::Max0() { int i = 1; P = 0; cw = 0; int bestw = 0; int up = limit(1); while (i != n + 1) { int wt = cw + w[i]; //检查当前扩展结点的左儿子结点 if (wt bestw) bestw =wt; AddLiveNode(up,wt, true, i + 1); } up = limit(i + 1); //检查当前扩展结点的右儿子结点 if (up >= bestw)//如果右儿子可行 { AddLiveNode(up,cw, false, i + 1); } Current* N = H.top(); //取队头元素 H.pop(); P = N->ptr; cw = N->weight; up = N->upweight; i = N->level; } bestx = new int[n + 1]; for (int j = n; j > 0; --j) { bestx[j] = P->lchild; P = P->parent; } return cw; } int func(int *w, int c, int n, int *bestx) //调用Max0函数对子集树的优先队列式进行分支限界搜索 { int W = 0; //初始化装载的总质量为0 Node* Q = new Node[n]; for (int i = 0; i < n; ++i) { Q[i].ID = i + 1; Q[i].weight = w[i+1]; W += w[i+1]; } if (W <= c)//如果足够装,全部装入 return W; sort(Q, Q + n, comp1); //首先,将各物品按照重量从大到小进行排序; Load K; K.w = new int[n + 1]; for (int j = 0; j < n; j++) K.w[j + 1] = w[Q[j].ID]; K.cw = 0; K.c = c; K.n = n; int bestp = K.Max0(); for (int k = 0; k < n; k++) { bestx[Q[k].ID] = K.bestx[k + 1]; } delete []Q; delete []K.w; delete []K.bestx; return bestp; } int main() { int*w,*Final; int c,n,i,best; infile.open("input.txt",ios::in); if(!infile) { cerr<<"open error"<>c; infile>>n; w=new int[n+1]; for(i=1;i>w[i]; infile.close(); Final = new int[n+1]; best = func( w, c, n, Final); outfile.open("output.txt",ios::out); if(!outfile) { cerr<<"open error"<<endl; exit(1); } outfile << best << endl; for (int i = 1; i <= n; ++i) { outfile<<Final[i]<<" "; } outfile.close(); return 0; }

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