1、给定一个背包,其容量是10千克,5件物品,其重量分别是4,6,3,5,8公斤;其价值分别是:9,3,6,13,15元,试根据动态规划算法给出0-1背包问题的最优解以及相应的求解过程。
时间: 2024-06-02 21:10:00 浏览: 68
动态规划算法:0-1背包问题.ppt
0-1背包问题是指在可装载重量有限的背包中,选择物品放入背包,使得背包内物品的总价值最大。
根据动态规划算法,可以使用一个二维数组dp[i][j]表示前i件物品装入容量为j的背包中可以获得的最大价值。其中,i表示前i件物品,j表示背包容量。则状态转移方程为:
- 当物品i的重量大于背包容量j时,不装入背包,dp[i][j] = dp[i-1][j]
- 当物品i的重量小于等于背包容量j时,有两种情况:
- 不装入背包,dp[i][j] = dp[i-1][j]
- 装入背包,dp[i][j] = dp[i-1][j-w[i]] + v[i],其中w[i]为第i件物品的重量,v[i]为第i件物品的价值
最终的最优解为dp[5][10],即前5件物品装入容量为10的背包中可以获得的最大价值。具体求解过程如下:
1. 初始化dp数组,当i=0或j=0时,dp[i][j]=0。
| i/j | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| :-----: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: |
| 0/0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
2. 对于每个物品i,依次更新dp数组。当i=1时,有:
| i/j | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| :-----: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: |
| 0/0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1/4 | 0 | 0 | 0 | 0 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 |
当i=2时,有:
| i/j | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| :-----: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: |
| 0/0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1/4 | 0 | 0 | 0 | 0 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 |
| 2/6 | 0 | 0 | 0 | 6 | 9 | 9 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 |
当i=3时,有:
| i/j | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| :-----: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: |
| 0/0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1/4 | 0 | 0 | 0 | 0 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 |
| 2/6 | 0 | 0 | 0 | 6 | 9 | 9 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 |
| 3/3 | 0 | 0 | 0 | 6 | 9 | 9 | 15 | 15 | 15 | 21 | 21 |
当i=4时,有:
| i/j | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| :-----: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: |
| 0/0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1/4 | 0 | 0 | 0 | 0 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 |
| 2/6 | 0 | 0 | 0 | 6 | 9 | 9 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 |
| 3/3 | 0 | 0 | 0 | 6 | 9 | 9 | 15 | 15 | 15 | 21 | 21 |
| 4/5 | 0 | 0 | 0 | 6 | 9 | 13 | 15 | 15 | 24 | 24 | 24 |
当i=5时,有:
| i/j | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| :-----: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: |
| 0/0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1/4 | 0 | 0 | 0 | 0 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 |
| 2/6 | 0 | 0 | 0 | 6 | 9 | 9 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 |
| 3/3 | 0 | 0 | 0 | 6 | 9 | 9 | 15 | 15 | 15 | 21 | 21 |
| 4/5 | 0 | 0 | 0 | 6 | 9 | 13 | 15 | 15 | 24 | 24 | 24 |
| 5/8 | 0 | 0 | 0 | 6 | 9 | 13 | 15 | 15 | 24 | 27 | 27 |
因此,最优解为dp[5][10]=27,即前5件物品装入容量为10的背包中可以获得的最大价值为27元。
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