用C语言实现背包问题求解方法,让你轻松掌握背包问题!

作者:丹东淘贝游戏开发公司 阅读:93 次 发布时间:2023-05-15 17:24:18

摘要:  背包问题是一种经典的动态规划问题,它在计算机科学中被广泛应用。它的基本思想是在给定的一个背包容量下,选择一些物品放入背包,使得放入背包的物品的总价值最大。在本文中,将介绍如何用C语言实现背包问题求解方法,使您轻松掌握背包问题。  一、背包问题的描述  ...

  背包问题是一种经典的动态规划问题,它在计算机科学中被广泛应用。它的基本思想是在给定的一个背包容量下,选择一些物品放入背包,使得放入背包的物品的总价值最大。在本文中,将介绍如何用C语言实现背包问题求解方法,使您轻松掌握背包问题。

用C语言实现背包问题求解方法,让你轻松掌握背包问题!

  一、背包问题的描述

  假设有一个背包,它的容量为C,依次有n个物品,重量分别为w1,w2,…,wn,并且相应的价值为v1,v2,…,vn。那么我们的目标就是在不超过背包容量C的前提下,选择一些物品放入背包中,使得它们的总价值最大。

  二、问题的解法

  1. 贪心算法

  贪心算法需要先将物品按照单位重量的价值,从高到低排序。然后依次将价值较高的物品放入背包中,直到放满为止。贪心算法虽然简单,但是并不总是能得到最优解。

  2. 动态规划

  动态规划方法通常采用一个二维的数组来保存状态。在本题中,数组f[i][j]表示在前i个物品中选择若干个物品放入容量为j的背包中所能得到的最大价值。根据“选择”这个关键字, 可以分出两种情况:

  ① 第i个物品不放入背包中,此时的价值为f[i-1][j];

  ② 第i个物品放入背包中,此时的价值为f[i-1][j-w[i]] + v[i],其中w[i]为第i个物品的重量,v[i]为第i个物品的价值。

  综合这两种情况,可以得到状态转移方程:

  f[i][j] = max(f[i-1][j], f[i-1][j-w[i]]+v[i])

  其中max表示两个数值的较大值。

  3. 回溯法

  虽然动态规划能够快速求出最优解,但是它并不能直接给出所选的物品。回溯法的优点在于可以找到最优解,并且可以给出所选物品的具体情况。

  回溯法的基本思路是从第一个物品开始选择,当加入物品i后,递归调用下一层函数,以选择物品i+1。如果发现当前的价值比之前的最大价值要大,则更新最优解。如果递归至最后一个物品,还未能使总价值大于之前的最优状态,则回溯到前一个状态。

  三、C语言实现背包问题

  1. 采用动态规划算法,先定义二维数组f[][]和两个一维数组w[]和v[]分别表示物品的重量和价值,然后依照状态转移方程,一层一层地填充数组。

  代码如下:

  #include

  #define N 101

  #define M 1001

  int f[N][M];

  int w[N],v[N];

  int Max(int x,int y){

   return x > y ? x : y;

  }

  int main()

  {

   int n,m;

   scanf("%d%d",&n,&m);

   for(int i=1;i<=n;++i)

   scanf("%d%d",&w[i],&v[i]);

   for(int i=1;i<=n;++i)

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

   if(j>=w[i])

   f[i][j]=Max(f[i-1][j],f[i-1][j-w[i]]+v[i]);

   else

   f[i][j]=f[i-1][j];

   printf("%d ",f[n][m]);

   return 0;

  }

  运行结果:

  Input:

  5 10

  2 6

  2 3

  6 5

  5 4

  4 6

  Output:

  15

  2. 采用回溯法求解背包问题,需要在定义函数中设置当前状态选或不选两种情况。如果超过最大容量或已经考虑到最后一个物品,则将其对应的价值和重量加到total中,检查是否更新最大价值,然后回溯到上一状态。

  代码如下:

  #include

  #define N 1000

  int w[N],v[N];

  int n,m;

  int max=0;

  void backtrack(int i,int tw,int tv) //tw为当前的重量,tv为当前的价值

  {

   if(i==n+1 || tw > m)

   {

   if(tv > max) max=tv; //如果当前的价值大于最大价值,则更新最大价值

   return ;

   }

   backtrack(i+1,tw,tv); //选择不放,i+1表示选择下一个物品

   if(tw+w[i] <= m) backtrack(i+1,tw+w[i],tv+v[i]); //选择放,更新重量和价值

  }

  int main()

  {

   scanf("%d %d",&n,&m); //输入物品数和背包容量

   for(int i=1;i<=n;++i)

   {

   scanf("%d %d",&w[i],&v[i]); //输入物品重量和价值

   }

   backtrack(1,0,0); //函数调用回溯算法

   printf("%d",max);

   return 0;

  }

  运行结果:

  Input:

  5 10

  2 6

  2 3

  6 5

  5 4

  4 6

  Output:

  15

  综上,以上就是用C语言实现背包问题求解方法的详细介绍。背包问题作为一个经典的算法问题,不仅涉及算法思想的掌握,还需要具备编程实现的技巧。只有不断练习和实践,才能真正掌握背包问题的解法,更好地应对计算机科学中遇到的实际问题。

  • 原标题:用C语言实现背包问题求解方法,让你轻松掌握背包问题!

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