给定6个物品,重量分别为(5,3,2,10,4,2),价值分别为(11,8,15,18,12,6),背包容量W=20,应用分支限界法求解0/1背包问题,请写出在截空间树上的搜索过程,利用广度优先
时间: 2023-10-10 09:10:01 浏览: 165
搜索的方式进行。假设节点编号为i,左儿子为2*i,右儿子为2*i+1。
首先,建立根节点,将其加入队列中。
节点0:{W=20, V=0, level=0, bound=63}
其中,W表示当前背包剩余容量,V表示当前价值,level表示当前搜索到的层数,bound表示该节点的价值上界。
接下来,对于每个节点,可以分为两种情况进行搜索:
1. 装入该物品
节点0的左儿子为节点1,将其加入队列。
节点1:{W=15, V=11, level=1, bound=63}
节点1的剩余容量为15,价值为11,层数为1,其价值上界为63。由于节点1是节点0的左儿子,因此装入了第一个物品,节点1的W和V分别为节点0的W减去第一个物品的重量,以及节点0的V加上第一个物品的价值。
节点1的左儿子为节点3,将其加入队列。
节点3:{W=5, V=26, level=2, bound=47}
节点3的剩余容量为5,价值为26,层数为2,其价值上界为47。由于装入了第二个物品,节点3的W和V分别为节点1的W减去第二个物品的重量,以及节点1的V加上第二个物品的价值。
节点3没有左儿子,因为装入第三个物品后,剩余容量为负数,因此不符合条件,可以直接剪枝。
节点3的右儿子为节点4,将其加入队列。
节点4:{W=5, V=38, level=2, bound=47}
节点4的剩余容量为5,价值为38,层数为2,其价值上界为47。由于装入了第三个物品,节点4的W和V分别为节点1的W减去前三个物品的重量,以及节点1的V加上前三个物品的价值。
节点4没有左儿子,因为装入第四个物品后,剩余容量为负数,因此不符合条件,可以直接剪枝。
节点4的右儿子为节点5,将其加入队列。
节点5:{W=0, V=50, level=2, bound=47}
节点5的剩余容量为0,价值为50,层数为2,其价值上界为47。由于装入了前四个物品,节点5的W和V分别为节点1的W减去前四个物品的重量,以及节点1的V加上前四个物品的价值。
节点5没有左儿子,因为装入第五个物品后,剩余容量为负数,因此不符合条件,可以直接剪枝。
节点5没有右儿子,因为所有物品都已经装入背包中,不需要再搜索。
2. 不装入该物品
节点0的右儿子为节点2,将其加入队列。
节点2:{W=20, V=0, level=1, bound=52}
节点2的剩余容量为20,价值为0,层数为1,其价值上界为52。由于节点2是节点0的右儿子,因此没有装入第一个物品,节点2的W和V与节点0相同。
节点2的左儿子为节点6,将其加入队列。
节点6:{W=17, V=15, level=2, bound=52}
节点6的剩余容量为17,价值为15,层数为2,其价值上界为52。由于不装入第二个物品,节点6的W和V与节点2相同。
节点6的左儿子为节点7,将其加入队列。
节点7:{W=7, V=30, level=3, bound=47}
节点7的剩余容量为7,价值为30,层数为3,其价值上界为47。由于不装入第三个物品,节点7的W和V与节点6相同。
节点7没有左儿子,因为不装入第四个物品后,剩余容量为负数,因此不符合条件,可以直接剪枝。
节点7没有右儿子,因为所有物品都已经装入背包中,不需要再搜索。
节点6的右儿子为节点8,将其加入队列。
节点8:{W=7, V=42, level=3, bound=47}
节点8的剩余容量为7,价值为42,层数为3,其价值上界为47。由于不装入第四个物品,节点8的W和V与节点6相同。
节点8没有左儿子,因为不装入第五个物品后,剩余容量为负数,因此不符合条件,可以直接剪枝。
节点8没有右儿子,因为所有物品都已经装入背包中,不需要再搜索。
节点2的右儿子为节点9,将其加入队列。
节点9:{W=20, V=12, level=2, bound=42}
节点9的剩余容量为20,价值为12,层数为2,其价值上界为42。由于装入第二个物品,节点9的W和V分别为节点2的W减去第二个物品的重量,以及节点2的V加上第二个物品的价值。
节点9的左儿子为节点11,将其加入队列。
节点11:{W=10, V=30, level=3, bound=34}
节点11的剩余容量为10,价值为30,层数为3,其价值上界为34。由于不装入第三个物品,节点11的W和V与节点9相同。
节点11没有左儿子,因为不装入第四个物品后,剩余容量为负数,因此不符合条件,可以直接剪枝。
节点11没有右儿子,因为所有物品都已经装入背包中,不需要再搜索。
节点9的右儿子为节点10,将其加入队列。
节点10:{W=12, V=27, level=3, bound=34}
节点10的剩余容量为12,价值为27,层数为3,其价值上界为34。由于不装入第三个物品,节点10的W和V与节点9相同。
节点10没有左儿子,因为不装入第四个物品后,剩余容量为负数,因此不符合条件,可以直接剪枝。
节点10没有右儿子,因为所有物品都已经装入背包中,不需要再搜索。
最终,搜索完毕,节点5的V即为最优解,为50。
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