央视有一个大型娱乐节目——购物街,舞台上模拟超市大卖场,有很多货物,每个嘉宾分配一个购物车,可以尽情地装满购物车,购物车中装的货物价值最高者取胜。 请用c++优先队列式的分支限界法完成0-1背包问题。bestv 用来记录最优解。 W为背包的最大容量。 n为物品的个数。 sumw 为所有物品的总重量。 sumv 为所有物品的总价值。
时间: 2024-02-24 20:57:05 浏览: 177
好的,我知道了。这是一个经典的0-1背包问题,我们可以使用分支限界法来求解。以下是C++代码实现:
```c++
#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;
int bestv; // 最优解
int W, n, sumw, sumv; // W为背包的最大容量,n为物品的个数,sumw为所有物品的总重量,sumv为所有物品的总价值。
struct Node {
int level; // 当前处理的物品编号
int profit; // 当前背包中的价值
int weight; // 当前背包中的重量
Node(int l, int p, int w) : level(l), profit(p), weight(w) {}
};
// 重载小于号,用于优先队列排序
bool operator<(const Node& a, const Node& b) {
return a.profit < b.profit;
}
// 限界函数
int bound(int level, int profit, int weight) {
if (weight >= W) return 0; // 超过背包容量,直接返回0
int bound = profit; // 价值上界初始化为当前价值
int i = level + 1;
int w = weight;
while (i <= n && w + sumw >= W) { // 能装满背包时,装满背包
w += sumw;
bound += sumv;
i++;
}
if (i <= n) { // 能装下一件物品时,计算上界
bound += (W - w) * (sumv / sumw);
}
return bound;
}
// 分支限界法求解0-1背包问题
void knapsack() {
priority_queue<Node> q; // 优先队列,用于存储分支节点
q.push(Node(0, 0, 0)); // 将根节点压入队列
while (!q.empty()) {
Node node = q.top(); // 取出价值最大的节点
q.pop();
if (node.profit > bestv) { // 更新最优解
bestv = node.profit;
}
if (node.level == n) { // 所有物品已经处理完毕,返回
continue;
}
int boundVal = bound(node.level, node.profit, node.weight); // 计算上界
if (boundVal < bestv) { // 上界小于当前最优解,剪枝
continue;
}
// 选择不装入当前物品的子节点
q.push(Node(node.level + 1, node.profit, node.weight));
// 选择装入当前物品的子节点
if (node.weight + sumw[node.level+1] <= W) { // 可以装入当前物品
q.push(Node(node.level + 1, node.profit + sumv[node.level+1], node.weight + sumw[node.level+1]));
}
}
}
int main() {
cin >> W >> n;
for (int i = 1; i <= n; i++) {
int w, v;
cin >> w >> v;
sumw += w;
sumv += v;
}
knapsack(); // 求解0-1背包问题
cout << bestv << endl; // 输出最优解
return 0;
}
```
以上代码中的 `bound()` 函数是限界函数,用于计算当前节点的价值上界。我们使用优先队列来存储分支节点,每次取出价值最大的节点进行扩展,直到遍历完所有节点。在扩展节点时,我们首先计算节点的价值上界,如果上界小于当前最优解,就直接剪枝,否则将其加入优先队列中。
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