有n种物品可以放入背包,每种物品重量为wi和价值为vi,每种物品可以放多个,背包的最大重量限制是b,求使得背包价值最大的物品选择方案,利用分支限界法的思想解决下列问题: 1.该问题的代价函数如何设计? 2.利用最大效益优先的方式进行遍历,写出算法的伪代码; 3.根据伪代码,写出matlab代码

时间: 2023-12-02 21:10:03 浏览: 31
1. 该问题的代价函数设计如下:对于每个节点,计算已经选择的物品的总重量和总价值,对于剩余的物品,估计其能够贡献的最大价值,将已经选择的总价值加上估计的最大价值,得到当前节点的价值。若当前节点的价值已经小于当前最优解,则剪枝。 2. 最大效益优先的方式进行遍历的伪代码如下: ``` initialize priority queue Q; initialize current node u as the root of the search tree; initialize the current upper bound as the total value of all items; initialize the current best solution as an empty set; while Q is not empty do u = Q.pop(); // choose node with highest priority if u is a leaf node then // check if the node is a solution if the value of u is greater than the current best solution then update the current best solution; update the current upper bound to the value of u; else if the value of u plus the estimated maximum value of the remaining items is greater than the current best solution then // check if it is worth exploring create child nodes by selecting the next item or not selecting the next item; calculate the estimated maximum value of each child node; add the child nodes to Q with priority based on their estimated maximum value; ``` 3. 根据伪代码,可以编写如下的 MATLAB 代码: ```matlab % input data n = 3; % number of item types b = 50; % maximum weight of the knapsack w = [10; 20; 30]; % weights of the items v = [60; 100; 120]; % values of the items % initialize priority queue Q = PriorityQueue(); Q.push(Node(0, 0, 0, zeros(n, 1), ones(n, 1))); % initialize current upper bound and best solution ub = sum(v); x_best = zeros(n, 1); v_best = 0; % search while ~Q.isempty() % choose node with highest priority u = Q.pop(); % check if the node is a solution if u.level == n if u.value > v_best v_best = u.value; x_best = u.x; ub = v_best; end % check if it is worth exploring elseif u.value + ub - u.estimate > v_best % create child nodes x = u.x; x(u.level+1) = 1; Q.push(Node(u.level+1, u.weight+w(u.level+1), u.value+v(u.level+1), x)); x(u.level+1) = 0; Q.push(Node(u.level+1, u.weight, u.value, x)); % calculate the estimated maximum value of each child node for i = 1:2 child = Q.peek(i); weight = child.weight; estimate = child.value; for j = child.level+1:n if weight + w(j) <= b weight = weight + w(j); estimate = estimate + v(j); else estimate = estimate + (b - weight) / w(j) * v(j); break; end end Q.set_priority(i, estimate); end end end % output best solution fprintf('Best value: %d\n', v_best); fprintf('Best solution: '); fprintf('%d ', x_best); fprintf('\n'); ``` 其中,`PriorityQueue` 是优先队列类,`Node` 是搜索树节点类。

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