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[数据结构与算法]背包问题(01背包、多重背包)

1、二维数组构建01背包(不推荐)

例题

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

题解

#include <iostream>
using namespace std;
int packet[101][1010] = { 0 };	//packet[i][j] 为剩余 i 株草药、j 段时间时,可以获得的最大价值
int t[101] = { 0 };	//时间
int w[101] = { 0 };	//价值

int main() {
	int T, M;
	cin >> T >> M;
	int a, b;
	for (int i = 1; i <= M; i++) {
		cin >> a >> b;
		t[i] = a;	//存入一株草药的时间
		w[i] = b;	//存入一株草药的价值
	}

	for (int n = 1; n <= M; n++) {	//构建背包,先从只有 1 株草药开始
		for (int ti = 1; ti <= T; ti++) {	//从剩余时间为 1 时开始
			if (t[n] > ti) {	//采取的第 n 株草药所需时间大于当前剩余时间
				packet[n][ti] = packet[n-1][ti];
			}
			else {	//时间充裕,可以采取第 n 株草药
				int value1 = packet[n-1][ti-t[n]] + w[n];	//如果采它,则获得价值为 value1
				int value2 = packet[n-1][ti];	//如果不采,则获得价值为 value2
				if (value1 > value2) {	//通过比较两者大小来决定剩余 n 株草药、t 段时间时可获得的最大价值
					packet[n][ti] = value1;
				}
				else {
					packet[n][ti] = value2;
				}
			}
		}
	}

	cout << packet[M][T] ;	//输出 packet[M][T] 即可得到本题答案

	return 0;
}

2、一维数组构建01背包

例题

在这里插入图片描述

题目翻译

Bessie 去了商场的珠宝店,发现了一个手链。 当然,她想用 N (1 ≤ N ≤ 3,402) 个可用护符中最好的护符来填充它。 提供的列表中的每个魅力 i 都有一个权重 Wi (1 ≤ Wi ≤ 400),一个“合意性”因子 Di (1 ≤ Di ≤ 100),并且最多可以使用一次。 Bessie 只能支撑重量不超过 M(1 ≤ M ≤ 12,880)的吊饰手链。

将权重限制作为约束条件以及魅力列表及其权重和合意性评级,推导出最大可能的评级总和。

输入
* 第 1 行:两个空格分隔的整数:N 和 M
* 第 2..N+1 行:第 i+1 行用两个空格分隔的整数描述魅力 i:Wi 和 Di

输出
* 第 1 行:单个整数,是在给定权重限制的情况下可以实现的魅力愿望的最大总和

样本输入
4 6
1 4
2 6
3 12
2 7
样本输出
23 

题解

由于本题数据较大,用二维数组会造成内存溢出,故使用一维数组
同时也推荐解题使用一维数组,二维数组只是便于理解,而一维数组相当于二维数组的某一行

本题状态转移方程为:

dp[j] = max(dp[j], dp[j - m[i]] + w[i])
#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;

int m[3403] = { 0 }, w[3403] = { 0 };	//m 为重量,w 为价值(魅力值)
int dp[12881] = { 0 };	//数组 dp[i] 记录了剩余 i 重量时可以获得的最大魅力值

int main() {
	int N, M;	//N 个护符,M 的支撑重量
	cin >> N >> M;
	int a, b;
	for (int i = 1; i <= N; i++) {	//录入各组数据
		cin >> a >> b;
		m[i] = a; w[i] = b;
	}

	for (int i = 1; i <= N; i++) {	//从只有 1 个护符开始,相当于从二维数组的第一行开始
		for (int j = M; j >= m[i]; j--) {	//直接从剩余 M 重量开始,与二维数组不同
			dp[j] = max(dp[j], dp[j - m[i]] + w[i]);
		}
	}

	cout << dp[M];
	return 0;
}

3、多重背包

例题

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

题解

本题属于二重完全背包,需构建二维数组,实质上在处理上就是比一维数组多了一个 for 循环
本题状态转移方程为:

dp[h][j] = max(dp[h][j], dp[h - 1][j - w[i]] + v[i])
#define _CRT_SECURE_NO_DEPRECATE
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <algorithm>
using namespace std;

int dp[110][110];   //刷 i 只怪,剩余 j 个忍耐值可获得的最大经验
int v[110], w[110]; //v 价值,w 重量(消耗的忍耐度)

int main() {
    int n, m, k, s; //n 经验值,m 忍耐度,k 种怪,s 最多杀怪数

    while (cin >> n >> m >> k >> s) {
        for (int i = 1; i <= k; i++) {
            scanf("%d%d", &v[i], &w[i]);
        }

        memset(dp, 0, sizeof(dp));

        for (int i = 1; i <= k; i++) {	//从只有 1 种怪开始
            for (int j = w[i]; j <= m; j++) {	//从可以有足够忍耐度打怪开始
                for (int h = 1; h <= s; h++) {	//从杀 1 只怪开始
                    dp[h][j] = max(dp[h][j], dp[h - 1][j - w[i]] + v[i]);
                	//杀 h 只怪,剩余 j 个忍耐值可获得的最大经验
                }
            }
        }

        if (dp[s][m] >= n) {	//当存在可以升级的打怪方式时
            for (int i = 1; i <= m; i++) {
                if (dp[s][i] >= n) {	//第一个数据即为所求数据
                    printf("%d\n", m - i);	//输出 m - i 即可得到本题答案
                    break;
                }
            }
        }
        else
            printf("-1\n");
    }
    return 0;
}

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加:2021-07-24 11:44:57  更:2021-07-24 11:47:20 
 
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