7.0-1背包问题:容量为72的背包,要装入3种重量为25,40,30的物品,它 们的价值分别为50,120,120,如何选择物品使得装入背包的物品的价值最 大。用回溯法求解该0-1背包问题,画出其搜索过程并求出最优解和最优值。
时间: 2023-05-23 20:04:21 浏览: 77
回溯法是一种穷举搜索方法,可以用于解决背包问题。具体步骤如下:
1. 每次选择一个物品,将其放入背包中,更新当前背包容量和已选物品的总价值。
2. 如果背包容量不足以装下任何一个物品,或者所有物品已经选择完毕,则返回上一层。
3. 对于剩余未选择的物品,递归调用步骤1和2,直到所有物品都选择完毕。
根据以上步骤,可以画出回溯法搜索过程的树形图如下:
```
(0, 0)
/ | \
(25, 50) (40, 120) (30, 120)
/ \ / \ / | \
(65, 120) (40, 50) (40, 120) (5, 50) (30, 120) (2, 50)
| | | | | |
(72, 170) (72, 120) (72, 170) (72, 120) (72, 170) (72, 120)
```
其中,节点表示当前状态(剩余背包容量,已选物品总价值),括号中数字表示选择的物品重量和价值。
从根节点开始,递归调用,可以得到所有可能的解,其中满足背包容量与选取的物品重量和相等的解即为最优解。根据上述搜索过程,可以得到最优解为选择两个重量为40和一个重量为30的物品,总价值为410。
注:为了简洁起见,下面的代码中省略了一些中间变量的声明和计算过程。
```
#include <iostream>
using namespace std;
int w[] = { 25, 40, 30 }; // 物品重量数组
int v[] = { 50, 120, 120 }; // 物品价值数组
int n = 3; // 物品数量
int max_w = 72; // 背包容量
int best_v = 0; // 最优价值
int x[100]; // 最优解数组
int cur_w = 0; // 当前背包容量
int cur_v = 0; // 当前已选物品总价值
int cnt = 0; // 记录搜索次数
void backtrack(int t) { // 参数t表示当前搜索到第几个物品
if (t == n) { // 所有物品均已选择完毕
if (cur_v > best_v && cur_w <= max_w) { // 更新最优解和最优价值
best_v = cur_v;
for (int i = 1; i <= n; i++) x[i] = y[i];
}
cnt++;
return;
}
// 不选第t个物品
backtrack(t + 1);
// 选择第t个物品
if (cur_w + w[t] <= max_w) { // 当前背包容量足以装下第t个物品
cur_w += w[t]; // 更新当前背包容量
cur_v += v[t]; // 更新当前已选物品总价值
y[t] = 1; // 标记选择的物品
backtrack(t + 1);
cur_w -= w[t]; // 恢复当前背包容量
cur_v -= v[t]; // 恢复当前已选物品总价值
y[t] = 0; // 取消选择的物品
}
}
int main() {
backtrack(0);
cout << "best_v = " << best_v << endl; // 输出最优价值
cout << "x = "; // 输出最优解
for (int i = 1; i <= n; i++) cout << x[i] << " ";
cout << endl << "cnt = " << cnt << endl; // 输出搜索次数
return 0;
}
```