2. (其它) 使用回溯法求解0-1背包问题: 有3个物品,其重量分别是{16, 15, 15},价值分别为{45, 25, 25},背包的容量为30。 (1)描述回溯法的基本思想; (2)说明你在搜索过程中所使用的约束函数和限界函数;(3)画出解空间树(即状态空间树),写出各步搜索时解空间树的变化情况。
时间: 2024-02-12 17:07:40 浏览: 93
用回溯法解0-1背包问题
1. 回溯法是一种通过不断试探和回溯来搜索所有可能解的算法。在搜索过程中,算法会先选择一个可能的分支,然后尝试在这个分支上进一步搜索,如果搜索到了不能满足问题要求的状态,就会回溯到上一个状态,尝试其他的分支。
2. 在0-1背包问题中,我们可以使用约束函数剪枝。约束函数可以限制搜索状态的合法性,比如在当前状态下,如果已经选中的物品的总重量已经超过了背包容量,则可以直接剪枝,不再继续搜索。同时,我们可以使用限界函数来剪枝搜索树的某些分支,限界函数可以评估当前状态下的最大可能价值,如果当前状态下的最大可能价值已经小于已经找到的解,就可以直接剪枝,不再继续搜索。
3. 解空间树如下所示:
```
root
/ | \
w1/ w2\ w3\
/ | \
n1 n2 n3
/ \ / \ / \
w2/ w3\ w1/ w3\ w1/ w2\
/ | / | \
n4 n5 n6 n7 n8
```
在搜索过程中,解空间树会不断扩展,每个节点表示一个状态,其中包含了已经选中的物品和当前已经选中物品的总重量和总价值。初始状态是空背包,即根节点。在搜索过程中,我们会先选择一个物品,然后分别向左和向右扩展状态,分别表示该物品被选中和不被选中两种情况。在搜索到超过背包容量或者已经搜索到叶子节点时,就会回溯到上一个状态,尝试其他的分支。在搜索过程中,我们会记录已经找到的最大价值,如果当前状态下的最大可能价值已经小于已经找到的解,就可以直接剪枝,不再继续搜索。最终,当搜索到叶子节点时,就得到了一个可行解,如果该解的价值大于已经找到的最大价值,则更新最大价值。
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