编写程序实现: 1、<验证> 输入背包容量,物品数量、价值及重量,利用动态规划法解决0-1背包问题,要求输出装入物品的对应指示向量,并分析该算法性能。 2、<探索> 当背包允许物品部分装入时,重新设计动态规划策略,满足背包承载最大时价值最高,输出指示向量,并与问题1结果相比较,同时分析算法性能差异。

时间: 2024-03-03 14:51:12 浏览: 21
好的,我可以帮您回答这个问题。 问题1: 以下是实现0-1背包问题的动态规划算法程序,以Python为例: ```python def knapsack_01(capacity, weights, values, n): K = [[0 for x in range(capacity + 1)] for x in range(n + 1)] for i in range(n + 1): for w in range(capacity + 1): if i == 0 or w == 0: K[i][w] = 0 elif weights[i-1] <= w: K[i][w] = max(values[i-1] + K[i-1][w-weights[i-1]], K[i-1][w]) else: K[i][w] = K[i-1][w] res = K[n][capacity] print("最大价值为:", res) w = capacity for i in range(n, 0, -1): if res <= 0: break if res == K[i - 1][w]: continue else: print("选择物品", i) res -= values[i - 1] w -= weights[i - 1] ``` 函数`knapsack_01`的输入参数为背包容量`capacity`、物品重量列表`weights`、物品价值列表`values`、物品数量`n`。程序输出最大价值和装入物品的对应指示向量。 算法分析: 该算法的时间复杂度为$O(nC)$,其中$n$为物品数量,$C$为背包容量。空间复杂度为$O(nC)$。因为需要构造一个二维数组来保存子问题的最优解。 问题2: 以下是实现部分装入背包问题的动态规划算法程序,以Python为例: ```python def fractional_knapsack(capacity, weights, values, n): items = [] for i in range(n): items.append([weights[i], values[i], values[i]/weights[i]]) items = sorted(items, key=lambda x:x[2], reverse=True) current_weight = 0 current_value = 0 for i in range(n): if current_weight + items[i][0] <= capacity: current_weight += items[i][0] current_value += items[i][1] print("选择物品", i+1, "全部装入") else: remaining_capacity = capacity - current_weight value_per_weight = items[i][1] / items[i][0] fraction = remaining_capacity / items[i][0] current_weight += remaining_capacity current_value += fraction * items[i][1] print("选择物品", i+1, "装入部分,装入比例为", fraction) print("总价值为:", current_value) ``` 函数`fractional_knapsack`的输入参数与问题1相同。程序输出总价值和装入物品的对应指示向量。 算法分析: 该算法的时间复杂度为$O(n \log n)$,主要是由于需要对物品进行排序。空间复杂度为$O(n)$。因为只需要保存物品的重量、价值和单位价值。与问题1相比,该算法的性能较好,但它是一个贪心算法,不一定能得到最优解。

相关推荐

最新推荐

recommend-type

动态规划法求解0-1背包问题实验报告.pdf

如题,动态规划法求解0-1背包问题实验报告 大二算法作业 使用java语言实现 内容框架:问题描述 思路分析 实例分析 实验原码及运行结果 实验心得
recommend-type

动态规划法、贪心算法、回溯法、分支限界法解决0-1背包

1) 动态规划法求解问题的一般思路,动态规划法求解本问题的思路及其C/C++程序实现与算法的效率分析。 2) 贪心算法在0-1背包问题求解中的应用 3) 回溯法求解问题的一般思路,回溯法求解本问题的思路及其C/C++程序实现...
recommend-type

python动态规划背包问题算法-01背包问题(动态规划算法).pdf

python动态规划背包问题算法-01背包问题(动态规划算法) 给定 N 种物品和⼀个容量为 V 的背包,物品 i 的体积是 wi,其价值为 ci 。 (每种物品只有⼀个) 问:如何选择装⼊背包的物品,使得装⼊背包中的物品的总...
recommend-type

Python基于回溯法解决01背包问题实例

4. **主程序**: 在`__main__`中,我们定义物品数量`n`,背包容量`c`,物品的重量和价值列表,以及一个初始的`x`列表,表示物品的初始选择状态(默认不选择)。然后调用`backtrack(0)`开始搜索过程。最后,输出最佳...
recommend-type

0-1背包回溯法java实现

零一背包问题的解决方案有多种,如动态规划、回溯法、分支限界法等。每种方法都有其优缺,选择哪种方法取决于实际问题的特点和需要。 在实际应用中,零一背包问题的解决方案可以用来解决各种问题,如仓库管理、资源...
recommend-type

利用迪杰斯特拉算法的全国交通咨询系统设计与实现

全国交通咨询模拟系统是一个基于互联网的应用程序,旨在提供实时的交通咨询服务,帮助用户找到花费最少时间和金钱的交通路线。系统主要功能包括需求分析、个人工作管理、概要设计以及源程序实现。 首先,在需求分析阶段,系统明确了解用户的需求,可能是针对长途旅行、通勤或日常出行,用户可能关心的是时间效率和成本效益。这个阶段对系统的功能、性能指标以及用户界面有明确的定义。 概要设计部分详细地阐述了系统的流程。主程序流程图展示了程序的基本结构,从开始到结束的整体运行流程,包括用户输入起始和终止城市名称,系统查找路径并显示结果等步骤。创建图算法流程图则关注于核心算法——迪杰斯特拉算法的应用,该算法用于计算从一个节点到所有其他节点的最短路径,对于求解交通咨询问题至关重要。 具体到源程序,设计者实现了输入城市名称的功能,通过 LocateVex 函数查找图中的城市节点,如果城市不存在,则给出提示。咨询钱最少模块图是针对用户查询花费最少的交通方式,通过 LeastMoneyPath 和 print_Money 函数来计算并输出路径及其费用。这些函数的设计体现了算法的核心逻辑,如初始化每条路径的距离为最大值,然后通过循环更新路径直到找到最短路径。 在设计和调试分析阶段,开发者对源代码进行了严谨的测试,确保算法的正确性和性能。程序的执行过程中,会进行错误处理和异常检测,以保证用户获得准确的信息。 程序设计体会部分,可能包含了作者在开发过程中的心得,比如对迪杰斯特拉算法的理解,如何优化代码以提高运行效率,以及如何平衡用户体验与性能的关系。此外,可能还讨论了在实际应用中遇到的问题以及解决策略。 全国交通咨询模拟系统是一个结合了数据结构(如图和路径)以及优化算法(迪杰斯特拉)的实用工具,旨在通过互联网为用户提供便捷、高效的交通咨询服务。它的设计不仅体现了技术实现,也充分考虑了用户需求和实际应用场景中的复杂性。
recommend-type

管理建模和仿真的文件

管理Boualem Benatallah引用此版本:布阿利姆·贝纳塔拉。管理建模和仿真。约瑟夫-傅立叶大学-格勒诺布尔第一大学,1996年。法语。NNT:电话:00345357HAL ID:电话:00345357https://theses.hal.science/tel-003453572008年12月9日提交HAL是一个多学科的开放存取档案馆,用于存放和传播科学研究论文,无论它们是否被公开。论文可以来自法国或国外的教学和研究机构,也可以来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaire
recommend-type

【实战演练】基于TensorFlow的卷积神经网络图像识别项目

![【实战演练】基于TensorFlow的卷积神经网络图像识别项目](https://img-blog.csdnimg.cn/20200419235252200.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3MTQ4OTQw,size_16,color_FFFFFF,t_70) # 1. TensorFlow简介** TensorFlow是一个开源的机器学习库,用于构建和训练机器学习模型。它由谷歌开发,广泛应用于自然语言
recommend-type

CD40110工作原理

CD40110是一种双四线双向译码器,它的工作原理基于逻辑编码和译码技术。它将输入的二进制代码(一般为4位)转换成对应的输出信号,可以控制多达16个输出线中的任意一条。以下是CD40110的主要工作步骤: 1. **输入与编码**: CD40110的输入端有A3-A0四个引脚,每个引脚对应一个二进制位。当你给这些引脚提供不同的逻辑电平(高或低),就形成一个四位的输入编码。 2. **内部逻辑处理**: 内部有一个编码逻辑电路,根据输入的四位二进制代码决定哪个输出线应该导通(高电平)或保持低电平(断开)。 3. **输出**: 输出端Y7-Y0有16个,它们分别与输入的编码相对应。当特定的
recommend-type

全国交通咨询系统C++实现源码解析

"全国交通咨询系统C++代码.pdf是一个C++编程实现的交通咨询系统,主要功能是查询全国范围内的交通线路信息。该系统由JUNE于2011年6月11日编写,使用了C++标准库,包括iostream、stdio.h、windows.h和string.h等头文件。代码中定义了多个数据结构,如CityType、TrafficNode和VNode,用于存储城市、交通班次和线路信息。系统中包含城市节点、交通节点和路径节点的定义,以及相关的数据成员,如城市名称、班次、起止时间和票价。" 在这份C++代码中,核心的知识点包括: 1. **数据结构设计**: - 定义了`CityType`为short int类型,用于表示城市节点。 - `TrafficNodeDat`结构体用于存储交通班次信息,包括班次名称(`name`)、起止时间(原本注释掉了`StartTime`和`StopTime`)、运行时间(`Time`)、目的地城市编号(`EndCity`)和票价(`Cost`)。 - `VNodeDat`结构体代表城市节点,包含了城市编号(`city`)、火车班次数(`TrainNum`)、航班班次数(`FlightNum`)以及两个`TrafficNodeDat`数组,分别用于存储火车和航班信息。 - `PNodeDat`结构体则用于表示路径中的一个节点,包含城市编号(`City`)和交通班次号(`TraNo`)。 2. **数组和变量声明**: - `CityName`数组用于存储每个城市的名称,按城市编号进行索引。 - `CityNum`用于记录城市的数量。 - `AdjList`数组存储各个城市的线路信息,下标对应城市编号。 3. **算法与功能**: - 系统可能实现了Dijkstra算法或类似算法来寻找最短路径,因为有`MinTime`和`StartTime`变量,这些通常与路径规划算法有关。 - `curPath`可能用于存储当前路径的信息。 - `SeekCity`函数可能是用来查找特定城市的函数,其参数是一个城市名称。 4. **编程语言特性**: - 使用了`#define`预处理器指令来设置常量,如城市节点的最大数量(`MAX_VERTEX_NUM`)、字符串的最大长度(`MAX_STRING_NUM`)和交通班次的最大数量(`MAX_TRAFFIC_NUM`)。 - `using namespace std`导入标准命名空间,方便使用iostream库中的输入输出操作。 5. **编程实践**: - 代码的日期和作者注释显示了良好的编程习惯,这对于代码维护和团队合作非常重要。 - 结构体的设计使得数据组织有序,方便查询和操作。 这个C++代码实现了全国交通咨询系统的核心功能,涉及城市节点管理、交通班次存储和查询,以及可能的路径规划算法。通过这些数据结构和算法,用户可以查询不同城市间的交通信息,并获取最优路径建议。