【C++】算法集锦(9):背包问题

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这种题目,实在让人很懵逼,就好像千头万绪,但是所有思路都被自己给否定了。


动态规划标准套路

1、明确状态和选择

什么是状态,就是背包的容量,以及可以选择的物体。

什么是选择,这个物品,要不要放进背包。

2、明确dp数组

刚刚说到有两个状态,所以我们选用一个二维数组:dp[i][w]:对于前 i 个物体,在背包容量为w的时候,可以装的最大价值是dp[i][w]。

例:dp[3][5] = 6:对于前三个物体做选择,在背包容量为5的时候,可以选择的最大价值为6。

根据定义,我们的最终目标可以设为 dp[N][M],

base case 就是dp[0][···] = 0,dp[···][0] = 0,没有物品或者背包没有空间的时候,能装的最大价值就是0。

3、状态转移方程

对第i件物品来说,无非就是选中了,和没选中嘛。

那么,

如果选中了:d[i][w] = d[i-1][w-wt[i-1]]+var[i]

如果没选中:d[i][w] = d[i-1][w]

什么情况下要选?什么情况下不选呢?

那当然是哪个有利就选哪个嘛。

所以,伪代码怎么写?


伪代码

int dp[N+1][W+1]

dp[0][···] = 0

dp[···][0] = 0

for i in range(1,N):

for w in range(1,w):

dp[i][w] = max(装,不装)

//装不装的状态转移已经在上面了

return dp[N][W]


修缮代码

int knaspsack(int W,int N,vector& wt,vector& val){

vector<vector> dp(N+1,vector(W+1,0));

for(int i = 1;i <= N; i++){

for(int w = 1;w <= W; w++){

if(w-wt[i-1]<0) //没空间了

dp[i][w] = dp[i-1][w];

else

dp[i][w] = max(d[i-1][w-wt[i-1]]+var[i],dp[i-1][w]);

}

}

return dp[N][W];

}


子集背包问题


给你一个只包含正整数的数组,设计一个算法,将这个数组分为两个元素和相等的子集,如果能分,返回true,如果不能分,返回false。

这个问题怎么转化为背包为题呢?

首先,对这个数组计数,如果和是奇数,就返回-1吧,如果和是偶数,就除于二,记为n。

这个问题就转变为:从数组中找出一些数,使得它们的和恰好等于n。


其实看了这个题目,最直接的想法就是逆序排序之后用回溯

思路分析

状态和选择已经很明确了吧。

dp数组的含义嘛,dp[i][j] = x 表示,对于前 i 个物品,当前背包容量为 j 的时候,正好能将背包装满,则x为true,否则为false、

做一下状态压缩,把[i]去掉,反正i也是用来循环的。

如果不把 nums[i] 装入子集,则能够恰好装满背包,取决于上一个状态 dp[i-1][j],继承之前的结果。

如果把 nums[i] 装入子集,则能否恰好装满背包,取决于状态 dp[i-1][j-nums[i-1]]。

代码实现

bool canPartition(vector& nums) {

int sum = 0, n = nums.size();

for (int num : nums) sum += num;

if (sum % 2 != 0) return false;

sum = sum / 2;

vector dp(sum + 1, false);

// base case

dp[0] = true;

for (int i = 0; i < n; i++)

for (int j = sum; j >= 0; j--)

if (j - nums[i] >= 0)

dp[j] = dp[j] || dp[j - nums[i]];

return dp[sum];

}


完全背包问题


换零钱问题:给定不同面额的硬币(coins),和一个总金额(amount),写一个函数来计算可以凑成总金额的硬币组合数。假设每一种面额的硬币有无数个。