c语言动态规划完全背包问题不光求出最优值(即背包达到的最大价值),还要给出最优解(即每个物品装还是不装,输出xi最后取值)举例写出输出与输入。解释代码并算出时间复杂度
时间: 2024-06-04 21:12:22 浏览: 49
输入:
第一行为背包容量V和物品数量n,用空格隔开。
接下来n行,每行三个数w[i]、v[i]、x[i],表示第i个物品的重量、价值和可选数量。
输出:
第一行输出最大价值。
第二行输出每个物品装的数量,用空格隔开。
代码解释:
使用二维数组dp[i][j]表示前i个物品放入容量为j的背包中所能获得的最大价值,其中dp[0][j]表示不放入物品时背包能够获得的最大价值为0,dp[i][0]表示背包容量为0时无法放入物品,所以也为0。因此,状态转移方程为dp[i][j] = max(dp[i-1][j-k*w[i]]+k*v[i]),其中k为物品i的可选数量。
在计算dp[i][j]时,需要记录每个物品选了几个,使用一个一维数组num[i]来记录第i个物品选的数量,初始值都为0,每当dp[i][j]更新时,如果选择了第i个物品,则num[i]加上选的数量。
时间复杂度:O(n*V*sum),其中sum为所有物品的数量之和,因为每个物品都有多个可选数量,需要枚举每个可选数量,所以时间复杂度为O(sum),总时间复杂度为O(n*V*sum)。
示例输入:
10 4
2 4 3
3 5 2
4 8 1
5 10 2
示例输出:
35
0 2 0 2
代码实现:(注:因为题目要求物品的序号从1开始,所以数组下标都从1开始)
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下面是一个使用动态规划求解完全背包问题,并输出最优解的C语言代码:
```
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int n, m; // 物品数量和背包容量
scanf("%d %d", &n, &m);
int w[n+1], v[n+1]; // 物品的重量和价值
for (int i = 1; i <= n; i++) {
scanf("%d %d", &w[i], &v[i]);
}
int dp[m+1]; // dp数组
int choice[n+1][m+1]; // 记录最优解的选择情况
for (int i = 0; i <= m; i++) {
dp[i] = 0;
choice[0][i] = 0;
}
for (int i = 1; i <= n; i++) {
for (int j = w[i]; j <= m; j++) {
if (dp[j] < dp[j-w[i]] + v[i]) {
dp[j] = dp[j-w[i]] + v[i];
choice[i][j] = 1; // 选择装第i个物品
} else {
choice[i][j] = 0; // 不选择装第i个物品
}
}
}
printf("%d\n", dp[m]); // 输出最优值
int x[n+1]; // 记录每个物品是否装入背包
for (int i = 1; i <= n; i++) {
x[i] = 0;
}
int j = m;
for (int i = n; i >= 1; i--) {
if (choice[i][j] == 1) {
x[i] = 1; // 第i个物品装入背包
j -= w[i];
}
}
for (int i = 1; i <= n; i++) {
printf("%d ", x[i]);
}
printf("\n");
return 0;
}
```
代码中,首先读入物品数量和背包容量,以及每个物品的重量和价值。然后定义一个dp数组和一个choice数组,分别用来记录最优值和最优解的选择情况。初始化dp数组和choice数组,然后进行动态规划求解。
在求解过程中,如果发现选择装第i个物品可以获得更大的价值,则更新dp数组和choice数组。
求解完毕后,输出最优值,并根据choice数组求出每个物品是否装入背包。最后输出每个物品的选择情况,即可得到最优解。
代码的时间复杂度为O(nm),其中n为物品数量,m为背包容量。
c语言动态规划求解背包问题
C语言中,动态规划是一种常用的求解背包问题的方法。背包问题是一个经典的组合优化问题,其目标是在给定的一组物品中选择一些物品放入背包中,使得物品的总价值最大,同时要保证背包的容量不超过限定值。
动态规划求解背包问题的基本思想是将问题划分为若干个子问题,并通过求解子问题的最优解来得到原问题的最优解。具体步骤如下:
1. 定义状态:定义一个二维数组dp[i][j],其中dp[i][j]表示在前i个物品中,背包容量为j时的最大价值。
2. 初始化:将dp数组的第一行和第一列初始化为0,表示背包容量为0或者没有物品可选时的最大价值都为0。
3. 状态转移方程:对于每个物品i,考虑两种情况:
- 如果第i个物品的重量大于背包容量j,则无法选择该物品,此时dp[i][j]等于dp[i-1][j],即前i-1个物品在背包容量为j时的最大价值。
- 如果第i个物品的重量小于等于背包容量j,则可以选择该物品。此时有两种选择:
- 选择第i个物品:dp[i][j]等于第i个物品的价值加上前i-1个物品在背包容量为j减去第i个物品重量时的最大价值,即dp[i-1][j-w[i]]+v[i]。
- 不选择第i个物品:dp[i][j]等于前i-1个物品在背包容量为j时的最大价值,即dp[i-1][j]。
综上所述,状态转移方程为:dp[i][j] = max(dp[i-1][j], dp[i-1][j-w[i]]+v[i])。
4. 最优解:最终的最优解为dp[n][C],其中n为物品的个数,C为背包的容量。
下面是C语言动态规划求解背包问题的示例代码:
```c
#include <stdio.h>
int max(int a, int b) {
return (a > b) ? a : b;
}
int knapsack(int C, int w[], int v[], int n) {
int dp[n+1][C+1];
for (int i = 0; i <= n; i++) {
for (int j = 0; j <= C; j++) {
if (i == 0 || j == 0)
dp[i][j] = 0;
else if (w[i-1] <= j)
dp[i][j] = max(v[i-1] + dp[i-1][j-w[i-1]], dp[i-1][j]);
else
dp[i][j] = dp[i-1][j];
}
}
return dp[n][C];
}
int main() {
int C = 10; // 背包容量
int w[] = {2, 3, 4, 5}; // 物品重量
int v[] = {3, 4, 5, 6}; // 物品价值
int n = sizeof(w) / sizeof(w[0]); // 物品个数
int max_value = knapsack(C, w, v, n);
printf("背包问题的最大价值为:%d\n", max_value);
return 0;
}
```