证明背包问题贪心选择性质
时间: 2023-11-29 20:46:58 浏览: 299
背包问题是一个经典的动态规划问题,可以使用贪心算法来解决。部分背包问题的贪心选择性质可以描述为:每次从Ci,j中选择物品,都是优先考虑选择物品i,且在满足条件1的情况下,Xi越接近1越好。
下面使用数学归纳法证明这一贪心选择性质:
首先,当只有一个物品时,显然贪心算法得到的解是最优解。
假设当物品数为k时,贪心算法得到的解是最优解。
当物品数为k+1时,设物品k+1的重量为wk+1,价值为vk+1。根据贪心选择性质,我们应该优先考虑选择物品k+1,然后再考虑选择其他物品。
设Ai,j表示在前i个物品中选择总重量不超过j的物品的最大价值。则有:
当不选物品k+1时,有Ai,j=Ai-1,j;
当选物品k+1时,有Ai,j=vi+Ai-1,j-wi。
因此,有Ai,j=max{Ai-1,j,vi+Ai-1,j-wi}。
根据假设,当物品数为k时,贪心算法得到的解是最优解,即Ak,j=Pk,j。其中Pk,j表示在前k个物品中选择总重量不超过j的物品的最大价值。
因此,当物品数为k+1时,贪心算法得到的解为:
Pk+1,j=max{Pk,j, vk+Pk,j-wk+1}。
而Ak+1,j=max{Ak,j, vk+Ak,j-wk+1}。
由于Pk,j=Pk-1,j,Ak,j=Ak-1,j,因此有:
Pk+1,j=max{Pk-1,j, vk+Pk-1,j-wk+1};
Ak+1,j=max{Ak-1,j, vk+Ak-1,j-wk+1}。
因为Pk-1,j≤Ak-1,j,所以Pk+1,j≤Ak+1,j。
因此,当物品数为k+1时,贪心算法得到的解仍然是最优解。
综上所述,部分背包问题的贪心选择性质成立。
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