贪心算法若在0-1背包问题中,各物品依重量递增排列时,其价值恰好依递减序排列。对这个特殊0-1背包问题设计一个有效算法找出最优解,并说明算法的正确性,分析算法的时间复杂度。java代码
时间: 2024-10-20 15:19:37 浏览: 29
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当0-1背包问题满足“价值非负,且重量递增、价值也递减”的条件时,贪心算法确实可以找到最优解。在这种情况下,我们可以采用称为“最值优先”或“最大剩余价值优先”的策略。
算法步骤如下:
1. 初始化:设定一个空的结果数组,用于存放选择的物品和它们的总价值。
2. 遍历物品列表:从最轻的物品开始,检查当前背包容量是否足够装下这件物品。如果可以,就选择它并将剩余的容量用于下一件更小的价值的物品;如果不可以,就不选。
3. 更新结果:每一步都更新结果数组中的最大价值,即已选择物品的价值之和。
**算法的正确性**:
这个算法基于这样一个事实:对于给定的剩余容量,总是会选择价值密度最大的物品(即单位重量的价值最高)。由于价值密度是递减的,所以在遍历过程中,我们总是选择当前状态下价值最高的物品,直到无法再装入任何物品为止。这保证了最终选择的是总价值最大的组合。
**时间复杂度**:
因为我们需要遍历所有物品一次,并在每个物品上做常数时间的操作(如比较和添加),所以时间复杂度是O(n),其中n是物品的数量。
以下是简单的Java代码实现:
```java
public int knapsack(int[] weights, int[] values, int capacity) {
int[] result = new int[capacity + 1];
for (int i = 0; i <= capacity && i < weights.length; i++) {
if (weights[i] <= capacity) { // 如果当前物品能完全装下
int takeIt = result[capacity - weights[i]] + values[i]; // 取还是不取
result[capacity] = Math.max(result[capacity], takeIt);
}
result[i] = result[i - 1]; // 不选则保持之前的最大价值
}
return result[capacity];
}
```
在这个代码中,`weights`表示物品的重量数组,`values`表示物品的价值数组,`capacity`是背包的容量。`result`数组存储着每个状态下的最大价值。
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