算法分析之 0/1 背包问题
1. 0/1 背包问题定义及应用背景
背包问题属于 难解问题类,背包问题可以简单描述为:一个旅行者有一个最
多能用 公斤的背包,现在有 件物品,它们的重量分别是 ,,它们的价
值分别为 。若每种物品只有一件求旅行者能获得最大总价值。
背包问题可应用的实例很多,比如有 项可投资的项目,每个项目需要投入资金
,可获得利润为 ,现有可用总资金数为 ,应选择哪些项目来投资可获得最大利润。
2. 用回溯法解决 0/1 背包问题
2.1 回溯法定义
回溯法是一个既带有系统性又带有跳跃性的搜索算法。它在包含问题的所有解的解空
间树中,按照深度优先的策略,从根结点出发搜索解空间树。算法搜索至解空间树的任一
结点时,总是先判断该结点是否肯定不包含问题的解。如果肯定不包含,则跳过对以该结
点为根的子树的系统搜索,逐层向其祖先结点回溯。否则,进入该子树,继续按深度优先
的策略进行搜索。回溯法在用来求问题的所有解时,要回溯到根,且根结点的所有子树都
已被搜索遍才结束。而回溯法在用来求问题的任一解时,只要搜索到问题的一个解就可以
结束。这种以深度优先的方式系统地搜索问题的解的算法称为回溯法,它适用于解一些组
合数较大的问题。
、问题的解空间:应用回溯法解问题时,首先应明确定义问题的解空间。问题的解
空间应到少包含问题的一个(最优)解。
、回溯法的基本思想:确定了解空间的组织结构后,回溯法就从开始结点(根结
点)出发,以深度优先的方式搜索整个解空间。这个开始结点就成为一个活结点,同时也
成为当前的扩展结点。在当前的扩展结点处,搜索向纵深方向移至一个新结点。这个新结
点就成为一个新的活结点,并成为当前扩展结点。如果在当前的扩展结点处不能再向纵深
方向移动,则当前扩展结点就成为死结点。。此时,应往回移动(回溯)至最近的一个活
结点处,并使这个活结点成为当前的扩展结点。回溯法即以这种工作方式递归地在解空间
中搜索,直至找到所要求的解或解空间中已没有活结点时为止。
运用回溯法解题通常包含以下三个步骤:
()针对所给问题,定义问题的解空间;
()确定易于搜索的解空间结构;
()以深度优先的方式搜索解空间,并且在搜索过程中用剪枝函数避免无效搜索;
回溯法解决背包问题的思想是:
()
评论6