• 0-1背包问题


    1.题目分析:

    考虑到每种物品只有2 种选择,即装入背包或不装入背包,并且物品数和背包容量已给定,要计算装入背包物品的最大价值和最优装入方案,可用回溯法搜索子集树的算法进行求解。

    2.算法设计:
    a. 物品有n种,背包容量为C,分别用p[i]和w[i]存储第i种物品的价值和重量,用
    x[i]标记第i种物品是否装入背包,用bestx[i]存储第i种物品的最优装载方案;
    b. 用递归函数Backtrack (i,cp,cw)来实现回溯法搜索子集树(形式参数i表示递归深
    度,n用来控制递归深度,形式参数cp和cw表示当前总价值和总重量,bestp表示当前
    最优总价值):
    ① 若i >n,则算法搜索到一个叶结点,判断当前总价值是否最优:
    1> 若cp>bestp,更新当前最优总价值为当前总价值(即bestp=cp),更新
    装载方案(即bestx[i]=x[i]( 1≤i≤n));
    ② 采用for循环对物品i装与不装两种情况进行讨论(0≤j≤1):
    1> x[i]=j;
    2> 若总重量不大于背包容量(即cw+x[i]*w[i]<=c),则更新当前总价 br=""> 值和总重量(即cw+=w[i]*x[i],cp+=p[i]*x[i]), 对物品i+1调用递归函
    数Backtrack(i+1,cp,cw) 继续进行装载;
    3> 函数Backtrack(i+1,cp,cw)调用结束后则返回当前总价值和总重量
    (即 cw-=w[i]*x[i],cp-=p[i]*x[i]);
    4> 当j>1时,for循环结束;
    ③ 当i=1时,若已测试完所有装载方案,外层调用就全部结束;
    c. 主函数调用一次backtrack(1,0,0)即可完成整个回溯搜索过程,最终得到的bestp和bestx[i]即为所求最大总价值和最优装载方案。
    最后给出代码。

    #include<iostream>
    #include<stdlib.h>
    #include<stdio.h
    int n,c,bestp;
    int p[10000],w[10000],x[10000],bestx[10000];

    void Backtrack(int i,int cp,int cw)

    int j;
    if(i>n)
    {
    if(cp>bestp)
    {
    bestp=cp;
    for(i=0;i<=n;i++) bestx[i]=x[i];
    }
    }
    else
    for(j=0;j<=1;j++)
    {
    x[i]=j;
    if(cw+x[i]*w[i]<=c)
    {
    cw+=w[i]*x[i];
    cp+=p[i]*x[i];
    Backtrack(i+1,cp,cw);
    cw-=w[i]*x[i];
    cp-=p[i]*x[i];
    }
    }
    }

    int main()
    {
    int i;
    bestp=0;
    printf("请输入背包最大容量: ");
    scanf("%d",&c);
    printf("请输入物品个数: ");
    scanf("%d",&n);
    printf("请依次输入物品的重量: ");
    for(i=1;i<=n;i++)
    scanf("%d",&w[i]);
    printf("请依次输入物品的价值: ");
    for(i=1;i<=n;i++)
    scanf("%d",&p[i]);
    Backtrack(1,0,0);
    printf("最大价值为: ");
    printf("%d ",bestp);
    printf("被选中的物品依次是(0表示未选中,1表示选中) ");
    for(i=1;i<=n;i++)
    printf("%d ",bestx[i]);
    printf(" ");
    return 0;
    }

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