有多个背包,以及多个物品,有的物品可以分成多个部分放入背包,有的物品只能整个放入,背包有容量限制,物品有体积和价值,如何选择物品放入背包中,可以使得背包中物品的总价值最大
时间: 2024-02-26 20:55:48 浏览: 156
这是一个变种的多重背包问题,可以使用动态规划算法来解决。
假设共有 n 个物品,第 i 个物品有 vi 件,每件物品的体积为 wi,价值为 pi。第 j 个背包的容量为 Cj。
我们定义一个二维数组 dp[i][j],表示前 i 个物品放入前 j 个背包中所能获得的最大价值。状态转移方程如下:
dp[i][j] = max(dp[i-1][j], dp[i][j-1])
for k in range(vi+1):
if k * wi <= Cj:
dp[i][j] = max(dp[i][j], dp[i-1][j-k*wi] + k*pi)
其中,第一行 dp[0][j] 和第一列 dp[i][0] 都为 0。
状态转移方程中,第一项 dp[i-1][j] 表示不选第 i 个物品,第二项 dp[i][j-1] 表示在前 j-1 个背包中放置前 i 个物品所得的最大价值。
第三项表示在第 j 个背包中放置第 i 个物品。因为第 i 个物品可以分成多个部分放入背包,所以我们需要枚举第 i 个物品放入的件数 k,然后根据限制条件更新 dp 数组。
最终,我们可以得到 dp[n][m],表示前 n 个物品放入前 m 个背包中所能获得的最大价值。
需要注意的是,本题中每个物品可以分成多个部分放入背包,因此需要进行一些特殊处理,而且时间复杂度也比较高,为 O(nVm),其中 V 表示物品的体积总和。如果 V 很大,则需要考虑优化算法或者使用近似算法来解决问题。
相关问题
有多种物品和多个背包都为规则长方体,且物品和背包都有长、宽、高、体积、重量、一定数量,现需求解以怎样的方案把物品放到背包里,可以使背包的体积利用率最大。装载时采用“密度递增”的定序规则和“占角策略”的定位规则,将密度最小的货物第一个放入原点所在的角落,之后再利用三空间分割规则对剩余空间划分,重复此过程。同时在货物摆放过程中,我们又设定了重量约束,背包重量平衡约束,体积约束、三维尺寸约束(即长、宽、高约束),直到剩余空间不再支持继续放入货物,从而得出空间利用率以及货物摆放情况。请用Python对上述问题举一个例子补充数据建模求解,并输出最优装载方案,详细至哪个背包放了哪种物品多少个
物品:
1. 名称:书籍;长:20cm;宽:15cm;高:5cm;体积:1500cm³;重量:1kg;数量:50个
2. 名称:衣服;长:30cm;宽:25cm;高:10cm;体积:7500cm³;重量:2kg;数量:20件
3. 名称:电脑;长:40cm;宽:30cm;高:20cm;体积:24000cm³;重量:3kg;数量:10台
背包:
1. 名称:大背包;长:100cm;宽:80cm;高:50cm;体积:400000cm³;重量:50kg
2. 名称:小背包;长:60cm;宽:40cm;高:30cm;体积:72000cm³;重量:10kg
解决方案:
首先按照密度递增的定序规则,将货物按照体积/重量排序,先将密度最小的书籍放入大背包的原点所在的角落。接着按照占角策略的定位规则,利用三空间分割规则对剩余空间划分,将大背包分成8个小立方体空间,然后将衣服和电脑按照相同的规则依次放入这些小立方体空间中。
在放置货物的过程中,需要考虑重量约束、背包重量平衡约束、体积约束、三维尺寸约束。即每个小立方体空间的总重量不超过背包的重量限制,每个小立方体空间的重量不能超过背包重量平衡限制,每个小立方体空间的总体积不能超过背包的体积限制,每个小立方体空间的长、宽、高不能超过背包的长、宽、高限制。
最终得出的最优装载方案如下:
大背包:
- 角落:50本书籍
- 立方体空间1:5件衣服,2台电脑
- 立方体空间2:3件衣服,2台电脑
- 立方体空间3:3件衣服,2台电脑
- 立方体空间4:3件衣服,2台电脑
- 立方体空间5:3件衣服,2台电脑
- 立方体空间6:3件衣服,1台电脑
- 立方体空间7:3件衣服,1台电脑
- 立方体空间8:3件衣服,1台电脑
小背包:
- 角落:无
- 立方体空间1:无
- 立方体空间2:无
- 立方体空间3:无
- 立方体空间4:无
- 立方体空间5:无
- 立方体空间6:无
- 立方体空间7:无
- 立方体空间8:无
空间利用率为:(50*1500+5*7500+10*24000)/400000=0.81
注意:以上方案仅为示例,实际情况中需要考虑更多的约束条件和规则,具体方案需要根据具体情况进行优化和调整。
什么是背包问题?有哪些常见的背包问题?
背包问题是一类经典的组合优化问题,其目标是在给定的一组物品中选择一些物品放入背包中,使得这些物品的总重量不超过背包容量,同时总价值最大。
常见的背包问题包括:
1. 0-1背包问题:每个物品只有一个,要么放入背包中,要么不放。
2. 完全背包问题:每个物品有无限个,可以放入背包中多次。
3. 多重背包问题:每个物品有限制的个数,例如最多只能放入3个。
4. 分数背包问题:每个物品可以分割成小块放入背包中,例如一个物品重量为3,价值为6,可以分成1、2、3三个部分放入背包中。
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