VC++6.0编写程序实现: 1、<验证> 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。 2、<探索> 当背包允许物品部分装入时,重新设计动态规划策略,满足背包承载最大时价值最高,输出指示向量,并与问题1结果相比较,同时分析算法性能差异。
时间: 2023-12-26 20:04:33 浏览: 28
很高兴回答您的问题。首先,我理解您的问题是要我介绍一下如何使用VC++6.0编写程序实现0-1背包问题的动态规划算法,并输出对应指示向量和分析该算法的性能。
1. 0-1背包问题的动态规划算法
(1)问题描述
0-1背包问题是一个经典的组合优化问题,其问题描述如下:
有一个容量为C的背包和n个不同重量和价值的物品,其中第i个物品的重量为wi,价值为vi。需要选择一些物品放入背包中,使得在不超过背包容量的前提下,背包能够装入的物品价值最高。
(2)动态规划算法
0-1背包问题可以使用动态规划算法求解,具体步骤如下:
1)定义状态:设f[i][j]表示前i个物品放入容量为j的背包中所获得的最大价值。
2)状态转移方程:对于第i个物品,有两种情况:
- 不放入背包中,则f[i][j] = f[i-1][j]
- 放入背包中,则f[i][j] = f[i-1][j-wi] + vi
取两者中的最大值,即f[i][j] = max(f[i-1][j], f[i-1][j-wi] + vi)
3)边界条件:f[0][j] = 0, f[i][0] = 0
4)最终结果:f[n][C]即为最大价值。
(3)程序实现
以下是使用VC++6.0编写的实现0-1背包问题的动态规划算法的程序代码:
```c++
#include <iostream>
using namespace std;
const int MAXN = 100; // 物品个数最大值
const int MAXC = 100; // 背包容量最大值
int f[MAXN+1][MAXC+1]; // 动态规划数组
int w[MAXN+1]; // 物品重量
int v[MAXN+1]; // 物品价值
int n, C; // 物品个数和背包容量
int main() {
cin >> C >> n;
for (int i = 1; i <= n; ++i)
cin >> v[i] >> w[i];
for (int i = 1; i <= n; ++i) {
for (int j = 1; j <= C; ++j) {
if (j < w[i])
f[i][j] = f[i-1][j];
else
f[i][j] = max(f[i-1][j], f[i-1][j-w[i]] + v[i]);
}
}
cout << "最大价值:" << f[n][C] << endl;
cout << "对应指示向量:";
int j = C;
for (int i = n; i >= 1; --i) {
if (f[i][j] > f[i-1][j]) {
cout << i << " ";
j -= w[i];
}
}
return 0;
}
```
2. 部分装入背包问题的动态规划算法
(1)问题描述
部分装入背包问题是指,每个物品可以选择部分装入背包中,即可以选择物品的一部分放入背包中,求在不超过背包容量的前提下,背包所能承载的最大价值。
(2)动态规划算法
部分装入背包问题也可以使用动态规划算法求解,具体步骤如下:
1)定义状态:设f[i][j]表示前i个物品放入容量为j的背包中所获得的最大价值。
2)状态转移方程:对于第i个物品,有两种情况:
- 不放入背包中,则f[i][j] = f[i-1][j]
- 放入背包中,则f[i][j] = max(f[i-1][j-k*wi] + k*vi | 0<=k<=1)
其中,k表示第i个物品放入的数量,0<=k<=1,即第i个物品可以不放入背包中,也可以全部放入背包中,也可以部分放入背包中。
3)边界条件:f[0][j] = 0, f[i][0] = 0
4)最终结果:f[n][C]即为最大价值。
(3)程序实现
以下是使用VC++6.0编写的实现部分装入背包问题的动态规划算法的程序代码:
```c++
#include <iostream>
using namespace std;
const int MAXN = 100; // 物品个数最大值
const int MAXC = 100; // 背包容量最大值
int f[MAXN+1][MAXC+1]; // 动态规划数组
int w[MAXN+1]; // 物品重量
int v[MAXN+1]; // 物品价值
int n, C; // 物品个数和背包容量
int main() {
cin >> C >> n;
for (int i = 1; i <= n; ++i)
cin >> v[i] >> w[i];
for (int i = 1; i <= n; ++i) {
for (int j = 1; j <= C; ++j) {
f[i][j] = f[i-1][j];
for (int k = 1; k*w[i] <= j; ++k) {
f[i][j] = max(f[i][j], f[i-1][j-k*w[i]] + k*v[i]);
}
}
}
cout << "最大价值:" << f[n][C] << endl;
cout << "对应指示向量:";
int j = C;
for (int i = n; i >= 1; --i) {
int maxk = j / w[i];
for (int k = maxk; k >= 1; --k) {
if (f[i][j] == f[i-1][j-k*w[i]] + k*v[i]) {
cout << i << "(" << k << ") ";
j -= k*w[i];
break;
}
}
}
return 0;
}
```
两个问题的动态规划算法主要差别在于状态转移方程的不同,因此在算法实现上也有差异。对于0-1背包问题,状态转移方程比较简单,只需要比较两种情况的最大值即可;而对于部分装入背包问题,状态转移方程需要枚举物品放入的数量,再比较不同数量下的最大值,因此会导致计算量增加。因此,在实际应用中,需要根据具体问题选择相应的算法,并对算法进行优化,以提高算法的效率。