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Python算法:背包问题的巧妙解决及应用技巧!

terry 2年前 (2023-09-27) 阅读数 128 #数据结构与算法

袋子问题

袋子问题涉及从一组物品中选择物品放入袋子中,以便在限制袋子容量的同时最大化所有物品的价值。

背包问题定义和应用具有价值和价值;

  • 萨科西,可能性是有限的;
  • 目标是在不超过袋子容量的情况下选择某些物品放入袋子中,以增加所有物品的价值。背包问题可以应用在很多领域,比如:
  • 资源分配:在有限的资源范围内,优化资源的利用,比如项目调度、运输等;
  • 购物决策:在有限的预算内,选择购买哪些商品,实现购物价值最大化;
  • 生产计划:在生产过程中,选择生产哪些产品以实现利润最大化。
  • 0-1袋问题和无限袋问题的规则和应用流程

    • 0-1袋问题:每个项目可以从袋中选择一次,也可以在袋中或不在袋中。无限袋子的问题:每个物品可以多次放入一个袋子中,这意味着物品数量是无限的。

    「0-1背包问题的实现步骤:」

    1. 创建二维的dp dp ,使得dp[i][j]表示当j为包的容量时第i个物品的最大值。
    2. 将dp数组的第一行第一列初始化为0,也就是说当袋子的容量为0或者物品的数量为0时,最大值为0。
    • 如果物品重量大于袋子当前容量,则无法放入袋子,最大值为前一个物品的最大值(dp[ i-1][j]) 。
    • 否则,比较物品装袋和未装袋时的最大值,取较大值:
      • 物品未装袋时的最大值:dp[ i- 1][j]
      • 最大值放置物品时:dp[i-1][j-w[i]] + v[i],其中w[i]代表物品的重量,v[i]代表物品的价值。
    1. 最终dp[n][W](n是物品数量,W是袋子的容量)是问题的最优解,表示袋子下面可以达到的最大总值容量。

    「无限背包问​​题的应用步骤:」

    1. 在一维创建dp,其中dp[i]表示背包容量为i时的最大值。
    2. 将dp的所有元素从0初始化。
    3. 遍历物品列表,对于每个物品:
    • 内循环从物品的重量开始,遍历袋子的容量直到容量 W。
    • 对于单个容量j,比较物品装袋和未装袋时的最大值,取较大值:
      • 物品未装袋时的最大值:dp[j]
      • 物品装袋时的最大值放置物品:dp[j-w[i]] + v[i],其中w[i]代表物品的重量,v[i]代表物品的价值。
    • 将 dp[j] 更新为上述两种情况中较大的值。最终,dp[W]是问题的最优解,表示袋子容量下可以达到的最大总值。

    示例

    用Python编写背包问题算法的示例

    以下是使用动态规划概念解决背包问题0-1的示例代码:

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