0/1背包问题
1.二维数组解法
题目描述：有一个容量为m的背包，还有n个物品，他们的重量分别为w1、w2、w3.....wn，他们的价值分别为v1、v2、v3......vn。每个物品只能使用一次，求可以放进背包物品的最大价值。
输入样例：
10 4
2 1
3 3
4 5
7 9
输出样例：
12
解：
符号描述：i表示第i个物品，背包容量为j，dp[i][j]表示从下标为0到i，背包容量为j时任意选取物品所得价值的最大值。所以全局的最优解就是dp[m][n]
背包问题和函数的递归很像，只不过函数递归时从结果去接近边界，而背包问题是从边界出发，从小问题逐步去接近最终所要求的最优解。
先创建一个二维数组
可以看到当背包容量为零，或者可选物品为0时，他的局部最优解都是0
然后从每一行的左到右开始遍历（具体是为什么可以自己试一试）
- 当背包容量为1时由于第一个物品的重量为2无法放进去，所以dp[1][1]=0;
- 当背包容量为2时可以放进第一个物品，dp[2][1]=1;
- 当背包容量大于2时，后续的最大价值都是1；
接着看第二行，这个第二行的含义就是当背包物品容量从1到j变化时，任意选物品1-2的最优解
先放的i=2的物品，然后看剩余重量能容纳的上一行的局部最优解。最后还要判断是否这个最优解比上一行同一列的最优解更大，如果更大就更新状态，否则就继承状态。
- j=1;dp[2][1]=0; 继承上一行的状态
- j=2;dp[2][2]=0; 0<1,继承上一行的状态
- j=3;dp[2][3]=3+dp[2][0]=3 ,3>1,更新状态使dp[2][3]=3;
- j=4;dp[2][4]=3+dp[2][1]=3，同样状态更新
- j=5;dp[2][5]=3+dp[1][2]=4,4>1 状态更新。
后面也是同理。
再看第三行
j从零到三无法当下第三个物品，所以此时的最优解依然是前两个物品最优选择的最优解，依旧继承上一行的状态。
然后从第4列开始，物品3就可以被放下
- j=4,dp[3][4]=5+dp[2][0]=5,5>3,状态更新
- j=5,dp[3][5]=5+dp[2][1]=5,5>4,状态更新
- j=6,dp[3][6]=5+dp[2][2]=6,6>4,状态更新
我想你聪明如你已经看到规律了，接着写出第4行
所以得出来全局的最优解就是12
下面来看代码：
#include<iostream>
#include<algorithm>
using namespace std;
//学校的IDE有点老，好像不支持algorithm里的max
int max(int x,int y)
{
return x>y?x:y;
}
int m,n;
int dp[30][30]={0};//初始化全部设置为0
int w[30];//重量
int v[30];//价值
//0/1背包问题
int main()
{
cin>>m>>n;
int i=0,j=0;
//输入w,v
for(i=1;i<=n;i++)
{
cin>>w[i]>>v[i];
}
//主要的循环体
for(i=1;i<=n;i++)//物品编号遍历
{
for(j=1;j<=m;j++)//背包重量遍历
{
if(j<w[i])//这个物品无法放进去，继承上一行的状态
{
dp[i][j]=dp[i-1][j];
}
else//判断当前最优解与上一行的最优解谁更大
{
dp[i][j]=max(dp[i-1][j],dp[i-1][j-w[i]]+v[i]);
}
}
}
cout<<dp[n][m]<<endl;
return 0;
}
2.一维数组滚动解法
我们注意到二维数组的解法的时间复杂度是m*n，空间复杂度是m*n
而暴力求解的时间复杂度是2^n，空间复杂度也是m*n
二维数组法确实优化的时间复杂度，但是空间复杂度却和暴力一样，因此便有了一维数组滚动解法来进一步优化。
我们在上面的分析中，一步步的更新局部最优解，最终得到所求的最优解。但是有时候并没有更新元素而是继承上一行的最优解，那么是不是就可以只用一个一维数组来存储第i行的最优解，然后需要更新的时候更新一下就可以了。
这时候我们就可以把原有的代码稍作修改：
#include<iostream>
#include<algorithm>
using namespace std;
//学校的IDE有点老，好像不支持algorithm里的max
int max(int x,int y)
{
return x>y?x:y;
}
int m,n;
int dp[30]={0};//初始化全部设置为0
int w[30];//重量
int v[30];//价值
//0/1背包问题
int main()
{
cin>>m>>n;
int i=0,j=0;
//输入w,v
for(i=1;i<=n;i++)
{
cin>>w[i]>>v[i];
}
//主要的循环体
for(i=1;i<=n;i++)
{
for(j=m;j>=w[i];j--)//从最右边遍历，后面的多重背包是从做左到右遍历注意区分。
{
dp[j]=max(dp[j],dp[j-w[i]]+v[i]);
}
}
cout<<dp[m]<<endl;
return 0;
}
电脑验证
二维数组：
完全背包问题
题目描述：有一个容量为m的背包，还有n个物品，他们的重量分别为w1、w2、w3.....wn，他们的价值分别为v1、v2、v3......vn。每个物品有无限个，求可以放进背包物品的最大价值。
输入样例：10 4 2 1 3 3 4 6 8 10
输出样例：13
完全背包区别于0/1背包就是每个物品的选择没有次数限制。
它们的解题思路的区别在于主要的循环体那，完全背包需要先继承上一层的状态，然后考虑能不能放下，如果不能那这个位置的最优解就是上层位置的最优解，否则就把这个物品放进来，再加上背包容量为j-w[i]的同层位置的最优解（同层是因为物品个数没有限制），这样就可以完成叠加。
二维数组法
来看代码：
#include<iostream>
#include<algorithm>
using namespace std;
int m,n;
int dp[30][30]={0};
int w[30];
int v[30];
//完全背包问题
int main()
{
int i,j;
//输入m，n
cin>>m>>n;
// 输入w，v
for(i=1;i<=n;i++)
{
cin>>w[i]>>v[i];
}
//主要循环体
for(i=1;i<=n;i++)
{
for(j=1;j<=m;j++)
{
//完全背包要先继承上一层状态
dp[i][j]=dp[i-1][j];
if(j>=w[i])
{
dp[i][j]=max(dp[i][j],dp[i][j-w[i]]+v[i]);
}
}
}
cout<<dp[n][m]<<endl;
return 0;
}
一维数组滚动解法
这个解法同样也是为了降低空间复杂度
所以以同样的方法优化一下代码：
#include<iostream>
#include<algorithm>
using namespace std;
int m,n;
int dp[30]={0};
int w[30];
int v[30];
//完全背包问题
int main()
{
int i,j;
//输入m，n
cin>>m>>n;
// 输入w，v
for(i=1;i<=n;i++)
{
cin>>w[i]>>v[i];
}
//主要循环体
for(i=1;i<=n;i++)
{
for(j=w[i];j<=m;j++)
{
dp[j]=max(dp[j],dp[j-w[i]]+v[i]);
}
}
cout<<dp[m]<<endl;
return 0;
}
电脑验证
二维数组法：
一维数组滚动法：
多重背包问题
多重背包问题与前面两个问题的区别也是在物品的数量上，这次它换成了有限个。
题目描述：有一个容量为m的背包，还有n个物品，他们的重量分别为w1、w2、w3.....wn，他们的价值分别为v1、v2、v3......vn，它们的数量分别有c1、c2、c3......cn个，求可以放进背包物品的最大价值。
输入样例：
10 3
2 1 6
6 10 3
3 6 3
输出样例：
转换成传统的0/1背包问题
这个方法比较容易想到，就不过多赘述了
看代码：
#include<iostream>
#include<algorithm>
using namespace std;
int m,n;
int dp[30]={0};
int w[30];
int v[30];
int c[30];
int main()
{
int i,j,k;
//输入m，n
cin>>m>>n;
//输入w，v，c（数量）
for(i=1;i<=n;i++)
{
cin>>w[i]>>v[i]>>c[i];
}
for(i=1;i<=n;i++)
{
for(k=1;k<=c[i];k++)//多次模拟0/1背包
{
for(j=m;j>=w[i];j--)//一维滚动法
{
dp[j]=max(dp[j],dp[j-w[i]]+v[i]);
}
}
}
for(i=1;i<=m;i++)//这里直接电脑验证了
{
cout<<dp[i]<<" ";
}
cout<<endl;
cout<<dp[m];
return 0;
}
//10 3 2 1 6 6 10 3 3 6 3
特别感谢某站T_zhao 老师的讲解，讲的很明白。
![[STM32]从零开始的STM32 FreeRTOS移植教程](https://i-blog.csdnimg.cn/direct/eed0d186d0914259abec3930bda14729.gif)
