揹包問題-動態規劃java實現的分析與程式碼
一、動態規劃的原理
動態規劃(dynamic programming)是運籌學的一個分支,是求解決策過程(decision process)最優化的數學方法。20世紀50年代初美國數學家R.E.Bellman等人在研究多階段決策過程(multistep decision process)的優化問題時,提出了著名的最優化原理(principle of optimality),把多階段過程轉化為一系列單階段問題,利用各階段之間的關係,逐個求解,創立了解決這類過程優化問題的新方法–動態規劃。1957年出版了他的名著《Dynamic Programming》,這是該領域的第一本著作。
動態規劃一般可分為線性動規,區域動規,樹形動規,揹包動規四類。舉例:線性動規:攔截導彈,合唱隊形,挖地雷,建學校,劍客決鬥等;區域動規:石子合併, 加分二叉樹,統計單詞個數,炮兵佈陣等;樹形動規:貪吃的九頭龍,二分查詢樹,聚會的歡樂,數字三角形等;揹包問題:01揹包問題,完全揹包問題,多重揹包問題,分組揹包問題,二維揹包,裝箱問題,擠牛奶(同濟ACM第1132題)等;
二、分析與程式碼實現
1、分析
題目:在某個深夜裡,一個小偷揹著一個總共只能裝16v體積的揹包進入一家商店偷東西。假如店裡有手機一部,價格為2000元,體積為1v;薯片一包,價格為5元,體積為5v;翡翠一塊,價格為100000元,體積為10v;一套四大名著,價格30元,體積為6v;電腦一臺,價格為6000元,體積為10v。怎麼樣能夠讓揹包裝的下,並且又能使拿到的東西總價格最多?
這種情況下,一共5件東西。小偷偷東西的事件只有兩種:拿,不拿。
當他拿的時候,揹包體積變小,物件數量減1;當他不拿的時候,揹包體積不變,物件數量減1(因為小偷選擇不拿這件東西的時候不會返回繼續拿,所以他失去了這件東西選擇的機會)。
物件數量為i,揹包容納量為v。
1.不拿 b(i-1,v)
2.拿 b(i-1,v-該物品的體積)
兩者取最大值
核心程式碼:
b[i][j]=Math.max(b[i-1][j],b[i-1][j-v]+p);
2、程式碼分析
public class _揹包問題 { //物品體積 private static int[] volume={1,5,10,6,10}; //物品價格 private static int[] price={2000,100000,30,6000}; //揹包容量 private static int maxVolumen=16; //物品數量 private static int count=5; public static int solution(int maxVolumen,int count,int[] volume,int[] price){ int[][] b=new int[count+1][maxVolumen+1]; for (int i=1;i<=count;i++){ //拿到物品的價格 int p=price[i-1]; //拿到物品的體積 int v=volume[i-1]; for (int j=1;j<=maxVolumen;j++){ //如果物品的體積大於揹包容量時,選擇不拿。 if (j<v){ b[i][j]=b[i-1][j]; continue; } b[i][j]=Math.max(b[i-1][j],b[i-1][j-v]+p); } } return b[count][maxVolumen]; } public static void main(String[] args) { System.out.println(solution(16,volume,price)); } }
總結
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