输入背包容量,物品数量、价值及重量,利用动态规划法解决0-1背包问题,要求输出装入物品的对应指示向量,并分析该算法性能。c++代码
时间: 2023-11-24 19:06:31 浏览: 123
好的,我会尽力回答你的问题,并且不会透露你的要求。下面是你要求的c++代码,使用动态规划算法解决0-1背包问题:
```c++
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
vector<int> knapsack(int capacity, int n, vector<int>& values, vector<int>& weights) {
vector<vector<int>> dp(n + 1, vector<int>(capacity + 1, 0));
for (int i = 1; i <= n; i++) {
for (int j = 1; j <= capacity; j++) {
if (weights[i - 1] > j) {
dp[i][j] = dp[i - 1][j];
} else {
dp[i][j] = max(dp[i - 1][j], dp[i - 1][j - weights[i - 1]] + values[i - 1]);
}
}
}
vector<int> res(n, 0);
int w = capacity;
for (int i = n; i > 0 && w > 0; i--) {
if (dp[i][w] != dp[i - 1][w]) {
res[i - 1] = 1;
w -= weights[i - 1];
}
}
return res;
}
int main() {
int capacity, n;
cin >> capacity >> n;
vector<int> values(n), weights(n);
for (int i = 0; i < n; i++) {
cin >> values[i] >> weights[i];
}
vector<int> res = knapsack(capacity, n, values, weights);
for (int i = 0; i < n; i++) {
cout << res[i] << " ";
}
cout << endl;
return 0;
}
```
这段代码使用了一个二维数组 `dp` 来记录当前背包容量下最大的价值。其中 `dp[i][j]` 表示前 `i` 个物品,在背包容量为 `j` 的情况下最大的价值。对于每个物品,我们有两种选择:不放入背包或放入背包。当物品的重量大于当前背包容量时,我们无法放入该物品,此时最大价值不变,即 `dp[i][j] = dp[i - 1][j]`。否则,我们可以选择放入该物品或不放入该物品,取两者中价值最大的情况,即 `dp[i][j] = max(dp[i - 1][j], dp[i - 1][j - weights[i - 1]] + values[i - 1])`。最终,我们可以通过 `dp` 数组得到装入物品的对应指示向量,即记录每个物品是否被装入背包中。我们从最后一个物品开始,如果该物品被装入背包中,则向量对应位置为1,背包容量减去该物品的重量。如果该物品未被装入背包中,则向量对应位置为0。
在分析算法性能之前,我们先来看一下输入格式。输入的第一行包含两个整数,分别是背包的容量和物品的数量。接下来的 `n` 行每行包含两个整数,分别是物品的价值和重量。这里的 `values` 和 `weights` 分别是长度为 `n` 的向量,用来存储每个物品的价值和重量。输出的是装入物品的对应指示向量,长度为 `n`。
关于算法性能,我们可以看到,在使用动态规划算法解决0-1背包问题时,时间复杂度为 $O(nC)$,其中 $n$ 是物品数量,$C$ 是背包容量。空间复杂度为 $O(nC)$,因为我们需要维护一个二维数组。在实际应用中,当物品数量和背包容量较大时,该算法的时间和空间复杂度会变得非常大,因此需要进行一些优化,例如使用滚动数组等技巧,以降低空间复杂度。
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