动态规划,Dynamic Programming,简称DP。动态规划是编程算法十分重要的一章,它的种类繁多,分支也十分复杂,并且没有一个固定的模板。DP是运筹学的一个分支,是求解决策过程中最优化的过程。所有DP代码都是有三个步骤:建表、填表、查表。其中,建表就是定义数组并初始化,查表就是在完善后的表中查找需要的答案,而最关键的便是中间的填表。填表的过程是十分复杂的,其中最最重要的一部分便是状态转移方程。状态转移方程是整个代码的核心,状态转移方程错了,整个代码的结果就会谬以千里。
背包问题是动态规划中一个十分经典的问题,今天,我们先来看看背包问题中最基础的一种——01背包。01背包的意思是,有一个体积为m的背包和n件物品,每件物品都有自己的体积v和价值c,我们的任务就是,选出若干件物品,使得总体积在不超过背包体积的情况下总价值最大。01背包的建表和查表我们就不多说了,我们着重说一下填表的过程。
(1)第一步,我们的数组定义为f,f[i][j]表示前i个物品,在背包体积为j的情况下可以达到的最大价值。那我们如何推导状态转移方程呢?首先当前的状态需要依赖于之前的状态,可以理解为从初始状态f[0][0]=0开始决策。有n件物品,则需要n次决策,状态f[i][j]就会不断由之前的状态更新而来。
(2)第二步,当前背包容量如果不够(j<v[i]),没得选,因此前i个物品最优解即为前i-1个物品最优解
代码:f[i][j] = f[i-1][j]
(3)当前背包容量够,可以选,因此需要决策选与不选第i个物品。
代码:
选第i个物品:f[i][j] = f[i-1][j-v[i]]+w[i];
不选第i个物品:f[i][j] = f[i-1][j];
我们的决策是如何取到最大价值,因此以上两种情况取max()
01背包完整代码如下:
#include<bits/stdc++.h> using namespace std; const int MAXN = 1005; int v[MAXN]; // 体积 int w[MAXN]; // 价值 int f[MAXN][MAXN]; // f[i][j], j体积下前i个物品的最大价值 int main() { int n, m; 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++) { // 当前背包容量装不进第i个物品,则价值等于前i-1个物品 if(j < v[i]) f[i][j] = f[i - 1][j]; // 能装,需进行决策是否选择第i个物品 else f[i][j] = max(f[i - 1][j], f[i - 1][j - v[i]] + w[i]); } cout << f[n][m] << endl; return 0; }
(代码来自:https://www.acwing.com/solution/content/1374/)