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完全背包问题.md

完全背包问题.md

题目:

  • 有 N 种物品和一个容量是 V 的背包,每种物品都有无限件可用。第 i 种物品的体积是 vi,价值是 wi。

求解将哪些物品装入背包,可使这些物品的总体积不超过背包容量,且总价值最大。

输出最大价值。

输入格式:第一行两个整数,N,V,用空格隔开,分别表示物品种数和背包容积。

接下来有 N 行,每行两个整数 vi,wi,用空格隔开,分别表示第 i 种物品的体积和价值。

输出格式:
输出一个整数,表示最大价值。

数据范围:
0<N,V≤1000
0<vi,wi≤1000

输入样例
4 5
1 2
2 4
3 4
4 5
输出样例:
10

-题解:

1.二维数组:

import java.util.Scanner;
public class Main{
public static void main(String[] args){
    Scanner sc=new Scanner(System.in);
    //读取物品得数量和背包得体积
    int N=sc.nextInt();
    int V=sc.nextInt();
    
    // 分别用于存储物品的体积和价值,数组下标从1开始使用,方便对应物品编号
    int[] v=new int[N+1];
    int[] w=new int[N+1];
    for(int i=1;i<=N;i++){
        v[i]=sc.nextInt();
        w[i]=sc.nextInt();
    }
    //定义一个二维dp数组,通过两层循环来填充dp数组,dp[i][j]表示在前i个物品中,背包容量为j时能获得的最大价值
    int[][] dp = new int[N + 1][V + 1];

    // 初始化边界情况,当没有物品可选(i = 0)时,无论背包容量是多少,最大价值都为0
    for (int j = 0; j <= V; j++) {
        dp[0][j] = 0;
    }
    //核心代码:
    for(int i=1;i<=N;i++){
        for(int j=0;j<=V;j++){
            //如果装得下
            if(j>=v[i]){
                dp[i][j]=Math.max(dp[i][j-v[i]]+w[i],dp[i-1][j]);
            }else{
                dp[i][j]=dp[i-1][j];
            }
        }
    }
    System.out.println(dp[N][V]);
}
}

总结:

01背包问题

01背包问题

题目:

  • 有 N 件物品和一个容量是 V 的背包。每件物品只能使用一次。第 i 件物品的体积是 vi,价值是 wi。

求解将哪些物品装入背包,可使这些物品的总体积不超过背包容量,且总价值最大。
输出最大价值。

输入格式
第一行两个整数,N,V,用空格隔开,分别表示物品数量和背包容积。

接下来有 N 行,每行两个整数 vi,wi,用空格隔开,分别表示第 i 件物品的体积和价值。

输出格式
输出一个整数,表示最大价值。

数据范围
0<N,V≤1000

0<vi,wi≤1000

输入样例
4 5
1 2
2 4
3 4
4 5
输出样例:
8

  • 看会了,就来试一试吧:经典的01背包问题
  • 哈哈哈,祝你的代码状态为:Accepted
  • 要是还不会就看看这几个大佬的视频讲解吧:黑马程序员(多看几遍,多动动手)、代码随想录中的算法公开课
  • 文字版的讲解:代码随想录
  • 题解:创建了二维数组 dp,其中 dp[i][j] 表示在前 i 个物品中,当背包容量为 j 时所能获得的最大价值,通过这样使用二维数组的动态规划方法,全面地考虑了放入和不放入每个物品的各种情况,最终准确地求出满足条件的背包能够装入物品的最大总价值。
  • 代码:

二维数组dp数组

import java.util.Scanner;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
    Scanner scanner = new Scanner(System.in);
    // 读取物品数量N和背包容积V
    int N = scanner.nextInt();
    int V = scanner.nextInt();

    // 分别用于存储物品的体积和价值,数组下标从1开始使用,方便对应物品编号
    int[] v = new int[N + 1];
    int[] w = new int[N + 1];
    for (int i = 1; i <= N; i++) {
        v[i] = scanner.nextInt();
        w[i] = scanner.nextInt();
    }

    // dp[i][j]表示在前i个物品中,背包容量为j时能获得的最大价值
    int[][] dp = new int[N + 1][V + 1];

    // 初始化边界情况,当没有物品可选(i = 0)时,无论背包容量是多少,最大价值都为0
    for (int j = 0; j <= V; j++) {
        dp[0][j] = 0;
    }

    // 动态规划核心逻辑,通过两层循环来填充dp数组
    for (int i = 1; i <= N; i++) {
        for (int j = 0; j <= V; j++) {
            if (j >= v[i]) {
                // 如果背包容量j大于等于第i个物品的体积v[i],可以选择放或不放该物品
                // 取放与不放该物品能得到的最大价值
                dp[i][j] = Math.max(dp[i - 1][j], dp[i - 1][j - v[i]] + w[i]);
            } else {
                // 如果背包容量j小于第i个物品的体积v[i],无法放入该物品,价值与前i - 1个物品时相同
                dp[i][j] = dp[i - 1][j];
            }
        }
    }

    // 输出在前N个物品中,背包容量为V时能获得的最大价值
    System.out.println(dp[N][V]);

}
}

一维数组:

import java.util.Scanner;
public class KnapsackProblemOneDArray {
public static void main(String[] args) {
    Scanner scanner = new Scanner(System.in);
    // 读取物品数量N和背包容积V
    int N = scanner.nextInt();
    int V = scanner.nextInt();

    // 分别用于存储物品的体积和价值
    int[] v = new int[N + 1];
    int[] w = new int[N + 1];
    for (int i = 1; i <= N; i++) {
        v[i] = scanner.nextInt();
        w[i] = scanner.nextInt();
    }

    // dp[j]表示背包容量为j时能获得的最大价值(使用一维数组进行优化)
    int[] dp = new int[V + 1];

    // 动态规划核心逻辑,通过两层嵌套循环来填充dp数组
    for (int i = 1; i <= N; i++) {
        // 注意这里要从V开始逆序遍历到v[i],避免重复使用更新后的数据
        for (int j = V; j >= v[i]; j--) {
            dp[j] = Math.max(dp[j], dp[j - v[i]] + w[i]);
        }
    }

    // 输出背包容量为V时能获得的最大价值
    System.out.println(dp[V]);
 }
}
不同路径I、II-动态规划

不同路径I、II-动态规划

动态规划的理论基础

  • 总结:动态五部曲
    1.确定dp数组(dp table)以及下标的含义
    2.确定递推公式
    3.dp数组如何初始化
    4.确定遍历顺序
    5.举例推导dp数组
    详细来源:代码随想录

不同路径I

  1. 题目:
  • 一个机器人位于一个 m x n 网格的左上角 (起始点在下图中标记为 “Start” )。机器人每次只能向下或者向右移动一步。机器人试图达到网格的右下角(在下图中标记为“Finish” )。问总共有多少条不同的路径?
  1. 公开课:不同路径I
  2. 思路:

-

代码如下:

class Solution {
public int uniquePaths(int m, int n) {
    //定义一个dp的二维数组
    int[][] dp=new int[m][n];
    //初始化dp[i][0]和dp[0][i]
    for(int i=0;i<m;i++){
        dp[i][0]=1;
    }
    for(int i=0;i<n;i++){
        dp[0][i]=1;
    }
    //深推递推公式
   
    for (int i = 1; i < m; i++) {
        for (int j = 1; j < n; j++) {
            dp[i][j] = dp[i-1][j]+dp[i][j-1];
        }
    }
     return dp[m-1][n-1];
    
}
}