帮我生成一份完整的01背包问题的python运行代码
时间: 2023-12-02 11:04:03 浏览: 23
当然可以,以下是一个简单的01背包问题的Python代码:
```python
def knapsack(W, wt, val, n):
K = [[0 for x in range(W + 1)] for x in range(n + 1)]
for i in range(n + 1):
for w in range(W + 1):
if i == 0 or w == 0:
K[i][w] = 0
elif wt[i-1] <= w:
K[i][w] = max(val[i-1] + K[i-1][w-wt[i-1]], K[i-1][w])
else:
K[i][w] = K[i-1][w]
return K[n][W]
val = [60, 100, 120]
wt = [10, 20, 30]
W = 50
n = len(val)
print(knapsack(W, wt, val, n))
```
上面的代码中,`val`是每个物品的价值列表,`wt`是每个物品的重量列表,`W`是背包的总容量,`n`是物品的数量。函数`knapsack`返回的是背包可以容纳的最大价值。
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使用队列式分支限界法解决01背包问题Python完整代码
以下是使用队列式分支限界法解决01背包问题的Python代码:
```python
import queue
class Node:
def __init__(self, level, benefit, weight, bound):
self.level = level
self.benefit = benefit
self.weight = weight
self.bound = bound
def __lt__(self, other):
return self.bound > other.bound
def bound(node, n, W, p, w):
if node.weight >= W:
return 0
else:
profit_bound = node.benefit
j = node.level + 1
total_weight = node.weight
while j < n and total_weight + w[j] <= W:
profit_bound += p[j]
total_weight += w[j]
j += 1
if j < n:
profit_bound += (W - total_weight) * p[j] / w[j]
return profit_bound
def knapsack_bfs(n, W, p, w):
pq = queue.PriorityQueue()
root = Node(-1, 0, 0, 0)
pq.put(root)
max_profit = 0
while not pq.empty():
u = pq.get()
if u.level == -1:
v = Node(0, 0, 0, bound(root, n, W, p, w))
elif u.level == n-1:
continue
else:
v = Node(u.level+1, u.benefit + p[u.level+1], u.weight + w[u.level+1], bound(u, n, W, p, w))
if v.weight <= W and v.benefit > max_profit:
max_profit = v.benefit
if v.bound > max_profit:
pq.put(v)
u.bound = bound(u, n, W, p, w)
if u.bound > max_profit:
pq.put(u)
return max_profit
# example usage
n = 4
W = 10
p = [10, 40, 30, 50]
w = [5, 4, 6, 3]
print(knapsack_bfs(n, W, p, w)) # expected output: 90
```
在上面的代码中,我们定义了一个 `Node` 类,用于保存每个节点的信息。每个节点包含以下信息:
- `level`: 当前节点所处的层数(即将要决策的物品的编号)。
- `benefit`: 到达当前节点时已经获得的收益。
- `weight`: 到达当前节点时已经使用的背包容量。
- `bound`: 当前节点的最大可能收益(即上界)。
我们使用优先队列 `pq` 来存储待扩展的节点,并根据节点的上界值从大到小进行排序。在每次迭代时,我们从队列中取出上界最大的节点 `u`,并对其进行扩展。如果扩展后的节点 `v` 可以放入背包中,且其收益大于当前最大收益 `max_profit`,则更新 `max_profit`。同时,如果节点 `v` 的上界值大于当前最大收益 `max_profit`,将其加入队列中。另外,我们还需要对节点 `u` 进行上界计算,并将其加入队列中,以便在后续迭代中可能被扩展。
最终,函数返回的是背包能够容纳的最大收益。
使用动态规划写一份01背包问题python代码实现
下面是使用动态规划实现01背包问题的Python代码:
```python
def knapsack01(weights, values, capacity):
n = len(weights)
dp = [[0 for j in range(capacity+1)] for i in range(n+1)]
for i in range(1, n+1):
for j in range(1, capacity+1):
if weights[i-1] <= j:
dp[i][j] = max(dp[i-1][j], values[i-1] + dp[i-1][j-weights[i-1]])
else:
dp[i][j] = dp[i-1][j]
return dp[n][capacity]
```
其中,`weights`表示物品的重量列表,`values`表示物品的价值列表,`capacity`表示背包的容量。`n`表示物品的个数,`dp`是一个二维数组,其中`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。
在代码中,我们使用两重循环,外层循环枚举物品,内层循环枚举背包容量。对于每一个物品,我们有两种选择:放入背包或不放入背包。如果选择放入背包,则当前背包的价值为`values[i-1]`,重量为`weights[i-1]`,我们需要从前面的物品中寻找剩余容量为`j-weights[i-1]`的最大价值,即`dp[i-1][j-weights[i-1]]`;如果选择不放入背包,则当前背包的价值为0,重量为0,我们需要从前面的物品中寻找剩余容量为`j`的最大价值,即`dp[i-1][j]`。我们取这两种选择中的较大值,作为当前背包的最大价值。
最后,我们返回`dp[n][capacity]`,即前n个物品放入容量为capacity的背包中所能获得的最大价值。