C++编写程序实现: 1、<验证> 输入背包容量,物品数量、价值及重量,利用动态规划法解决0-1背包问题,要求输出装入物品的对应指示向量,并分析该算法性能。 2、 当背包允许物品部分装入时,重新设计动态规划策略,满足背包承载最大时价值最高,输出指示向量,并与问题1结果相比较,同时分析算法性能差异。
时间: 2023-11-12 20:09:40 浏览: 32
这是一个较为复杂的问题,需要耐心地解答。首先,我们来分析0-1背包问题的动态规划算法:
1. 初始化一个二维数组dp[i][j],其中i表示前i个物品,j表示背包容量。
2. 对于第i个物品,如果它的重量w[i]小于等于当前背包容量j,则有两种情况:
a. 不放入第i个物品,则背包的价值为dp[i-1][j]。
b. 放入第i个物品,则背包的价值为dp[i-1][j-w[i]] + v[i]。
选取以上两种情况中价值最大的情况作为dp[i][j]的值。
3. 当所有物品都处理完毕后,dp[n][m]即为问题的解。
接下来,我们来看如何实现这个算法。代码如下:
```c++
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
void solve01Knapsack(int n, int m, vector<int>& w, vector<int>& v) {
vector<vector<int>> dp(n + 1, vector<int>(m + 1));
vector<int> path(n);
for (int i = 1; i <= n; i++) {
for (int j = 1; j <= m; j++) {
if (j >= w[i - 1]) {
dp[i][j] = max(dp[i - 1][j], dp[i - 1][j - w[i - 1]] + v[i - 1]);
} else {
dp[i][j] = dp[i - 1][j];
}
}
}
int j = m;
for (int i = n; i > 0; i--) {
if (dp[i][j] > dp[i - 1][j]) {
path[i - 1] = 1;
j -= w[i - 1];
}
}
cout << "0-1背包问题最大价值为:" << dp[n][m] << endl;
cout << "对应的选取方案为:";
for (int i = 0; i < n; i++) {
cout << path[i] << " ";
}
cout << endl;
}
void solveFractionalKnapsack(int n, int m, vector<int>& w, vector<int>& v) {
vector<vector<double>> dp(n + 1, vector<double>(m + 1));
vector<double> path(n);
for (int i = 1; i <= n; i++) {
for (int j = 1; j <= m; j++) {
if (j >= w[i - 1]) {
dp[i][j] = max(dp[i - 1][j], dp[i][j - w[i - 1]] + v[i - 1]);
} else {
dp[i][j] = dp[i - 1][j];
}
}
}
int j = m;
for (int i = n; i > 0; i--) {
if (dp[i][j] > dp[i - 1][j]) {
path[i - 1] = 1;
j -= w[i - 1];
} else {
path[i - 1] = (double)j / w[i - 1];
break;
}
}
cout << "分数背包问题最大价值为:" << dp[n][m] << endl;
cout << "对应的选取方案为:";
for (int i = 0; i < n; i++) {
cout << path[i] << " ";
}
cout << endl;
}
int main() {
int n, m;
cout << "请输入背包容量和物品数量:" << endl;
cin >> m >> n;
vector<int> w(n);
vector<int> v(n);
cout << "请分别输入物品的重量和价值:" << endl;
for (int i = 0; i < n; i++) {
cin >> w[i] >> v[i];
}
solve01Knapsack(n, m, w, v);
solveFractionalKnapsack(n, m, w, v);
return 0;
}
```
至于算法的性能分析,可以从以下两个方面进行考虑:
1. 时间复杂度:该算法的时间复杂度为O(nm),其中n为物品数量,m为背包容量。这个复杂度比较高,但是可以通过优化空间复杂度来降低时间复杂度。
2. 空间复杂度:该算法的空间复杂度为O(nm),需要维护一个二维数组。如果需要优化空间复杂度,可以使用滚动数组等技巧来避免使用额外的空间。
以上就是关于0-1背包问题的动态规划算法及其实现方式的介绍,希望对你有所帮助。