0/1背包问题的分支限界算法的java代码

时间: 2023-12-08 19:04:19 浏览: 33
以下是0/1背包问题的分支限界算法的Java代码: ```java import java.util.*; public class KnapsackProblem { private static class Item { int weight; int value; double density; public Item(int w, int v) { weight = w; value = v; density = (double) v / (double) w; } } private static class Node { int level; int weight; int value; double bound; public Node(int l, int w, int v, double b) { level = l; weight = w; value = v; bound = b; } } public static int knapsack(int W, int[] weights, int[] values, int n) { Item[] items = new Item[n]; for (int i = 0; i < n; i++) { items[i] = new Item(weights[i], values[i]); } Arrays.sort(items, (a, b) -> Double.compare(b.density, a.density)); Queue<Node> queue = new PriorityQueue<>((a, b) -> Double.compare(b.bound, a.bound)); Node root = new Node(-1, 0, 0, bound(items, W, -1, 0, 0)); queue.offer(root); int maxProfit = 0; while (!queue.isEmpty()) { Node node = queue.poll(); if (node.bound > maxProfit) { if (node.level == n - 1) { maxProfit = node.value; } else { int level = node.level + 1; int weight = node.weight + items[level].weight; int value = node.value + items[level].value; if (weight <= W && value > maxProfit) { maxProfit = value; } double bound = bound(items, W, level, weight, value); if (bound > maxProfit) { queue.offer(new Node(level, weight, value, bound)); } queue.offer(new Node(level, node.weight, node.value, bound)); } } } return maxProfit; } private static double bound(Item[] items, int W, int level, int weight, int value) { double bound = value; int i = level + 1; int remainingWeight = W - weight; while (i < items.length && remainingWeight > 0) { if (items[i].weight <= remainingWeight) { bound += items[i].value; remainingWeight -= items[i].weight; } else { bound += items[i].density * remainingWeight; remainingWeight = 0; } i++; } return bound; } public static void main(String[] args) { int W = 50; int[] weights = {10, 20, 30}; int[] values = {60, 100, 120}; int n = weights.length; int maxProfit = knapsack(W, weights, values, n); System.out.println("Max profit: " + maxProfit); } } ``` 其中,`Item`类表示物品,包含物品的重量、价值和单位重量价值;`Node`类表示搜索树的节点,包含节点的层数、已选物品的重量、价值和上界;`knapsack`方法是求解0/1背包问题的分支限界算法的主函数;`bound`方法是计算节点的上界。在`knapsack`方法中,首先将物品按单位重量价值从大到小排序;然后创建一个优先队列,将根节点入队;接着不断从队列中取出节点,如果该节点的上界比当前最大价值还要大,则扩展该节点,计算其左右儿子节点的上界,并将其入队。最终返回最大价值。在`bound`方法中,先计算已选物品的价值,然后从当前层的下一层开始,按单位重量价值从大到小选择物品,直到不能继续放入为止。

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