求解0/1背包箱问题。分别用先进先出队列分支限界法和优先队列分支限界法实现
时间: 2024-05-30 19:09:38 浏览: 102
0-1背包问题(分支限界法)
0/1背包问题是经典的组合优化问题,它是在给定的一组物品中选择一些物品放入一个容器中,使得容器的总体积不超过限制,同时价值最大化。这里给出两种解法:先进先出队列分支限界法和优先队列分支限界法。
先进先出队列分支限界法:
1. 初始化先进先出队列q为根节点的子树;
2. 对于每一个节点u ∈ q,计算u的价值上界ub(u)和重量下界lb(u);
3. 从q中取出价值上界最大的节点v,分别生成两个子节点v1和v2,其中v1表示选择第v+1个物品,v2表示不选第v+1个物品;
4. 若v1或v2的重量下界lb小于最优解,则将其加入q中;
5. 当q为空时,搜索结束,返回最优解。
优先队列分支限界法:
1. 初始化优先队列p为根节点的子树;
2. 对于每一个节点u ∈ p,计算u的价值上界ub(u)和重量下界lb(u);
3. 从p中取出价值上界最大的节点v,分别生成两个子节点v1和v2,其中v1表示选择第v+1个物品,v2表示不选第v+1个物品;
4. 若v1或v2的重量下界lb小于最优解,则将其加入p中;
5. 当p为空时,搜索结束,返回最优解。
其中,价值上界ub(u)和重量下界lb(u)的计算方法如下:
$$ub(u)=v+\sum_{i=u+1}^{n}\max\{v_i|w_i \leq c-w\} \times x_i$$
$$lb(u)=v+\sum_{i=u+1}^{n}\max\{v_i|w_i \leq c-w\}$$
其中,v表示u节点之前选取的物品的价值和,w表示u节点之前选取的物品的重量和,c表示背包容量,n表示物品总数,$x_i \in \{0,1\}$表示第i个物品是否选取。
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