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;(10分) (2)说明你在搜索过程中所使用的约束函数和限界函数;(10分) (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。(20分)
时间: 2024-01-09 10:05:46 浏览: 92
回溯法解0-1背包问题
好的,我来回答你的问题。
1. 回溯法的基本思想是在搜索过程中,通过对候选解的扩展和逐步深入到问题的解空间中,来搜索问题的解。如果发现扩展后的解不符合要求,就取消上一步的操作并返回上一层,继续搜索其他的解。这样一直搜索,直到找到满足要求的解或者搜索完整个解空间。
2. 在搜索过程中,我们使用了约束函数,即对候选解进行限制,使其符合问题的要求。在这个背包问题中,约束函数是对当前背包的重量进行判断,如果当前背包的重量已经超过了背包的容量,则认为这个候选解不符合要求。同时,我们还使用了限界函数,即对候选解进行估价,判断当前的候选解是否有可能成为最优解。在这个背包问题中,限界函数是对当前背包中物品的总价值进行估价,如果当前背包中物品的总价值已经小于已经找到的最优解,则认为这个候选解没有继续搜索的必要。
3. 解空间树的结构如下图所示:
```
0
/ \
1 1
/ \
2 2
/ \ / \
3 3 3 3
```
其中,每个节点表示在搜索过程中的一个状态,每个状态都有两个子状态,分别表示当前物品是否装入背包中。根节点表示背包中没有任何物品,每个叶子节点表示搜索到了一个可行解。在搜索过程中,我们从根节点开始,依次向下扩展状态,直到搜索到所有的叶子节点或者找到了一个可行解。节点的变化情况如下:
1. 从根节点开始搜索;
2. 扩展第一个物品的两个状态,即装入和不装入;
3. 对于装入背包的状态,判断当前背包的重量是否超过了背包的容量,如果超过了则取消这个状态,否则继续扩展下一个物品;
4. 对于不装入背包的状态,直接扩展下一个物品;
5. 重复步骤3和4,直到搜索到所有的叶子节点或者找到了一个可行解。
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