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      01背包代码模板

      首页 知识中心 软件开发 文章详情页

      01背包代码模板

      2025-01-15 08:08:58 阅读次数:16

      max,二维,循环,更新,背包

      特点: 每件物品仅用一次

      N件物品,容量为V的背包。每件物品只能用一次。每个物品的价值为w

      将dp[i]表示的所有选法分成两大类(划分原则:不漏)

      ① 选法中不含 i , 即从 1 ~ i-1中选,且总体积不超过j,即 dp[i-1]

      ② 选法中包含 i ,即从 1 ~ i 中选,包含 i,且总体积不超过 j

      可以先把第 i 个物品拿出来,即从第 1 ~ i-1中选,且总体积不超过 j-v[i]。

      所以状态转移方程为:f[i][j] = f[i - 1][j]; 
                                          if (j >= v[i]) f[i][j] = max(f[i][j], f[i - 1][j - v[i]] + w[i]);

      01背包代码模板

      #include<bits/stdc++.h>
      using namespace std;
      const int N = 1010;
      int f[N][N];
      int v[N], w[N];
      int n, m;
      int main()
      {
          ios::sync_with_stdio(false);
          cin.tie(0);
          cout.tie(0);
      
          cin >> n >> m;
          for (int i = 1; i <= n; i++) cin >> v[i] >> w[i];
      
          for (int i = 1; i <= n; i++) {
              for (int j = 1; j <= m; j++) {
                  f[i][j] = f[i - 1][j];
                  if (j >= v[i]) f[i][j] = max(f[i][j], f[i - 1][j - v[i]] + w[i]);
              }
          }
      
          cout << f[n][m] << '\n';
      }
      
      

      这里dp数组不需要初始化是因为在全局中全初始化为0了,所以状态转移时没有影响。

      注意这里是不能直接将第二层循环的j赋值为v[i]

      因为在二维状态表示下f[i][j]和f[i - 1][j]是互不影响的,在j < v[i]的情况下f[i][j]有些是不应该为0的而却无法被更新到,如果f[i][j]不通过f[i - 1][j]更新,那么f[i][j]就永远是0,那么在这种情况下f[i][j]就恒被更新为 f[i - 1][j - v[i]] + w[i]导致错误。

      接着就是从二维优化成一维。一维的dp数组表示的就是容量为多少时,价值最大。

      01背包代码模板

      优化成一维就是将原本二维dp数组中的dp[i][]删除。

      //01背包
      #include<iostream>
      using namespace std;
      const int N = 1e3 + 9;
      int dp[N], v[N], w[N], n, m;
      
      int main()
      {
      	ios::sync_with_stdio(0), cin.tie(0), cout.tie(0);
      	cin >> n >> m;
      	for (int i = 1; i <= n; ++i) cin >> v[i] >> w[i];
      
      	for (int i = 1; i <= n; ++i)
      	{
      		for (int j = m; j >= v[i]; --j)
      		{
      			dp[j] = max(dp[j], dp[j - v[i]] + w[i]);
      		}
      	}
      	//状态dp[j]定义:N件物品,背包容量j下的最优解。
      	//初始化时将dp[0]和dp[j]都初始化为0,当容量 <= m时为最大价值
      	//初始化时将dp[0]初始化为0,dp[j]都初始化为-INF,当容量恰好等于m时为最大价值
      	cout << dp[m];
      	return 0;
      }

      上述代码必须满足倒序遍历因为:

      当J从小到大递增时,每次J都可以基于J - vi算出来
      但是我忽略了一个问题:
      当J从小到大递增时,i是不变的,也就是说基于J - vi求出来的J都是同一个i
      如果用没有降维之前来表示的话是这样的: f[i][j] = max(f[i][j], f[i][j - v[i])
      但正确的表示方式应该是这样的: f[i][j] = max(f[i][j], f[i - 1][j - v[i])
      那为什么当J从大到小更新时就可以满足了呢?
      加入还是计算f[j],同样的想要计算J还是要基于J - vi, 此时元素个数是 i
      由之前的二维模式可以知道 要计算f[i][j]需要基于f[i - 1][j - vi]来求得

      由于J是降序的,也就是说当计算J时,J - vi还没有被更新(J - vi < J),
      也就是说此时的 J - vi对应的还是上一轮的i - 1,正好可以满足需求
      所以J只能是从大到小来遍历。

      上面说二维时第二层循环j不可以从v[i]开始遍历。

      原因:

      为什么一维状态表示就对呢。因为在一维状态下f[j]在当前循环下表示为f[i][j],在上一循环下表示为f[i - 1][j],也是说在当前循环下f[j]在被赋值之前的值就已经是f[i - 1][j]了,相当于默认被f[i - 1][j]更新了,这也就是优化为一维后被删掉的那个恒等式f[j] = f[j]

      这是y总评论区的解答:

      01背包代码模板

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