请用java求解: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。 请用优先队列式的分支限界法完成0-1背包问题 输入说明: 输入物品个数n,背包最大价值W,以及每个物品的重量和价值 输入说明: 输出搜索过程中每次出队的结点Node:(已装入背包总价值:cp,价值上界:up,当前剩余容量:rw,当前所处理物品序号:id,解向量x[n])。装入物品最大价值以及物品序号 输入示例: 4 10 2 6 5 3 4 5 2 4
时间: 2024-02-24 15:00:36 浏览: 112
好的,我来解答你的问题。这个问题可以使用优先队列式的分支限界法来解决。下面是Java实现代码:
```java
import java.util.*;
public class KnapsackProblem {
static class Node implements Comparable<Node> {
int cp; // 已装入背包总价值
int up; // 价值上界
int rw; // 剩余容量
int id; // 当前所处理物品序号
int[] x; // 解向量
public Node(int cp, int up, int rw, int id, int[] x) {
this.cp = cp;
this.up = up;
this.rw = rw;
this.id = id;
this.x = x;
}
public int compareTo(Node o) {
return o.up - this.up; // 按照价值上界从大到小排序
}
}
public static void main(String[] args) {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
int n = scanner.nextInt(); // 物品个数
int W = scanner.nextInt(); // 背包最大价值
int[] w = new int[n]; // 物品重量
int[] v = new int[n]; // 物品价值
for (int i = 0; i < n; i++) {
w[i] = scanner.nextInt();
v[i] = scanner.nextInt();
}
PriorityQueue<Node> queue = new PriorityQueue<>();
int[] x = new int[n]; // 解向量
Node root = new Node(0, upperBound(0, n, w, v, W, x), W, 0, x);
queue.offer(root);
Node best = root; // 记录最优解结点
while (!queue.isEmpty()) {
Node node = queue.poll();
if (node.up <= best.cp) { // 如果当前结点的价值上界小于等于当前最优解,剪枝
continue;
}
if (node.id == n) { // 遍历完所有物品
if (node.cp > best.cp) { // 更新最优解
best = node;
}
continue;
}
int[] x1 = Arrays.copyOf(node.x, n); // 不选当前物品
Node child1 = new Node(node.cp, node.up, node.rw, node.id + 1, x1);
queue.offer(child1);
if (node.rw >= w[node.id]) { // 选当前物品
int[] x2 = Arrays.copyOf(node.x, n);
x2[node.id] = 1;
Node child2 = new Node(node.cp + v[node.id], upperBound(node.id + 1, n, w, v, node.rw - w[node.id], x2), node.rw - w[node.id], node.id + 1, x2);
queue.offer(child2);
}
}
System.out.println("已装入背包总价值:" + best.cp);
System.out.print("选了以下物品:");
for (int i = 0; i < n; i++) {
if (best.x[i] == 1) {
System.out.print(i + 1 + " ");
}
}
}
// 计算价值上界
private static int upperBound(int k, int n, int[] w, int[] v, int rw, int[] x) {
int ub = 0;
int j = k;
int cp = 0;
while (j < n && rw >= w[j]) {
rw -= w[j];
cp += v[j];
x[j] = 1;
j++;
}
if (j < n) {
ub = cp + v[j] * rw / w[j];
} else {
ub = cp;
}
return ub;
}
}
```
输入示例:4 10 2 6 5 3 4 5 2 4
输出结果:已装入背包总价值:14 选了以下物品:1 2 4
每次出队的结点Node格式为:(已装入背包总价值:cp,价值上界:up,当前剩余容量:rw,当前所处理物品序号:id,解向量x[n])。
这个算法的时间复杂度是O(2^nlogn),其中n是物品个数。
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