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[数据结构与算法]【AcWing 6 多重背包问题 III】多重背包+单调队列优化+滚动数组

题目链接

题意:

有 N 种物品和一个容量是 V 的背包。第 i 种物品最多有 si 件,每件体积是 vi,价值是 wi。求解将哪些物品装入背包,可使物品体积总和不超过背包容量,且价值总和最大。输出最大价值。

分析:

这个问法还是典型的多重背包的问法,但是数据量就有点大了,单单靠朴素版的多重背包问题是解决不掉的。
数据范围
0<N≤1000
0<V≤20000
0<vi,wi,si≤20000
如果用朴素版的多重背包的话复杂度是O(nvs),是直接通不过。咱们现在可以先看一下朴素版的代码:

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<cstring>
using namespace std;
const int N = 1010,M = 20010;
int v[N],w[N],s[N];
int f[N][M];
int main(){
	int n,m;
	cin>>n>>m;
	for(int i=1;i<=n;i++) cin>>v[i]>>w[i]>>s[i];
	for(int i=1;i<=n;i++){
		for(int j=0;j<=m;j++){
			f[i][j] = f[i-1][j];
			for(int k=1;k<=s[i] && k*v[i] <= j;k++)
				f[i][j] = max(f[i][j],f[i-1][j-k*v[i]]+k*w[i]);
		}
	}
	cout<<f[n][m]<<endl;
	return 0;
}

那现在咱们需要想一下别的办法了,请看图(注:以下的图均来自AcWing大佬彩色铅笔的博客)
在这里插入图片描述
这是咱们当时做完全背包时推导出来的公式,但是多重背包和完全背包的最大的不同就是多重背包是有s这个上限的,所以说不能直接用f[i][j-v]这个来进行替代,咱们现在假设j%v = r,那么咱们就推导出了完整的方程组
在这里插入图片描述
我们现在把f(i-1,r)写成fr方便大家观看。
在这里插入图片描述
更直观点请看下图
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
于是通过枚举余数r,来对于每个r进行滑动窗口的优化,使得第三维是处于一个O(1)的状态,而且第i-1的状态可以记录下来,用一个滚动数组就很好用,就是再开一个数组g,每次更新f数组前都把f数组复制给g数组,现在具体请看代码:

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<cstring>
using namespace std;
const int M = 20010;
int f[M],g[M];
int q[M];
int main(){
	int n,m;
	cin>>n>>m;
	for(int i=1;i<=n;i++){
	    int v,w,s;
	    cin>>v>>w>>s;
	    memcpy(g,f,sizeof f);
		for(int r=0;r<v;r++){
		    int hh = 0,tt = -1;
		    for(int j=r;j<=m;j+=v){
		        if(hh <= tt && j-q[hh] > v*s) hh++;
		        while(hh <= tt && g[q[tt]] + (j-q[tt])/v*w <= g[j]) tt--;
		        q[++tt] = j;
		        f[j] = max(f[j],g[q[hh]] + (j-q[hh])/v*w);
		    }
		}
	}
	cout<<f[m]<<endl;
	return 0;
}
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加:2022-02-28 15:50:37  更:2022-02-28 15:51:55 
 
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