算法分析编程:n个物品有重量W={w1,…,wn}和价值P={p1,…,pn}, 有一容量为C的背包(其中wi ,pI, CZ+)。如何选择物品装入背包,是装入物品的价值最大? 要求: 1)编写算法,按单位重量的价值由大到小排序,重新编号。 2)编写算法int InitProfit()求出初始解bestp; 3)编写算法float Bound(int i)求出上界值; 4)编写回溯算法void Backtrack(int t)求出最优解和最优值。 5)实例:n=11, wi随机产生,范围1~20;pi随机产生,范围10~30;C等于所有物品重量和的4/5(取整数)。编写程序,将结果打印到文件(Knapsack.txt)。
时间: 2024-03-21 16:41:38 浏览: 114
TL-WN722N_V1_140918.rar_TL-WN722N_V1_140918_usb wifi
下面是一个基于回溯法的具体实现,用C语言编写:
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#define N 11 // 物品数量
#define MAX_WEIGHT 20 // 最大重量
#define MIN_WEIGHT 1 // 最小重量
#define MAX_VALUE 30 // 最大价值
#define MIN_VALUE 10 // 最小价值
int w[N], p[N]; // 物品重量和价值
int sorted_index[N]; // 按单位重量价值排序后的物品编号
int bestp[N]; // 当前最优解
int bestv = 0; // 当前最优值
int c; // 背包容量
// 按单位重量价值由大到小排序
void sort_by_unit_value() {
int i, j, temp;
float unit_value[N];
for(i = 0; i < N; i++) {
unit_value[i] = (float)p[i] / w[i];
sorted_index[i] = i;
}
for(i = 0; i < N-1; i++) {
for(j = i+1; j < N; j++) {
if(unit_value[sorted_index[i]] < unit_value[sorted_index[j]]) {
temp = sorted_index[i];
sorted_index[i] = sorted_index[j];
sorted_index[j] = temp;
}
}
}
}
// 求出初始解bestp
int init_profit() {
int i = 0, weight = 0;
while(weight + w[sorted_index[i]] <= c && i < N) {
bestp[sorted_index[i]] = 1;
weight += w[sorted_index[i]];
bestv += p[sorted_index[i]];
i++;
}
return i;
}
// 求出上界值
float bound(int i, int weight, int value) {
float bound_value = value;
while(i < N && weight + w[sorted_index[i]] <= c) {
weight += w[sorted_index[i]];
bound_value += p[sorted_index[i]];
i++;
}
if(i < N)
bound_value += (c - weight) * ((float)p[sorted_index[i]] / w[sorted_index[i]]);
return bound_value;
}
// 回溯算法
void backtrack(int t, int weight, int value) {
if(t == N) {
// 更新最优解和最优值
if(value > bestv) {
int i;
for(i = 0; i < N; i++)
bestp[i] = p[i];
bestv = value;
}
return;
}
// 尝试放入第t个物品
if(weight + w[sorted_index[t]] <= c) {
bestp[sorted_index[t]] = 1;
backtrack(t+1, weight+w[sorted_index[t]], value+p[sorted_index[t]]);
bestp[sorted_index[t]] = 0;
}
// 不放入第t个物品
if(bound(t+1, weight, value) > bestv)
backtrack(t+1, weight, value);
}
int main() {
srand(time(NULL));
int i;
c = 0;
for(i = 0; i < N; i++) {
w[i] = rand() % (MAX_WEIGHT - MIN_WEIGHT + 1) + MIN_WEIGHT;
p[i] = rand() % (MAX_VALUE - MIN_VALUE + 1) + MIN_VALUE;
c += w[i];
}
c = c * 4 / 5;
sort_by_unit_value();
int i_end = init_profit();
printf("初始解:");
for(i = 0; i < N; i++)
printf("%d ", bestp[i]);
printf("\n");
backtrack(i_end, 0, bestv);
printf("最优解:");
for(i = 0; i < N; i++)
printf("%d ", bestp[i]);
printf("\n");
printf("最优值:%d\n", bestv);
FILE *fp;
fp = fopen("Knapsack.txt", "w");
fprintf(fp, "初始解:");
for(i = 0; i < N; i++)
fprintf(fp, "%d ", bestp[i]);
fprintf(fp, "\n");
fprintf(fp, "最优解:");
for(i = 0; i < N; i++)
fprintf(fp, "%d ", bestp[i]);
fprintf(fp, "\n");
fprintf(fp, "最优值:%d\n", bestv);
fclose(fp);
return 0;
}
```
上述程序通过调用rand()函数生成随机数来模拟n个物品的重量和价值,然后按照单位重量价值由大到小排序,并求出初始解和上界值。最后调用回溯算法求解最优解和最优值,并将结果输出到文件中。
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