首页 > 其他分享 >01背包问题中滚动数组的理解

01背包问题中滚动数组的理解

时间:2022-12-28 14:45:40浏览次数:55  
标签:01 滚动 weight value 背包 数组 物品 dp

 

时间:2022/12/28

 

问题:

背包的最大重量为4。每个物品只有一个,物品重量及价值如下所示:

  重量 价值
物品0 1 15
物品1 3 20
物品2 4 30

问背包能背的物品最大价值是多少?

 

上面这个题目是一个典型的01背包问题,可以通过构建一个二维dp数组来进行求解,这种方式比较容易理解。但实际上该问题的状态是可以压缩的,我们可以看一下使用二维数组时的递推公式:dp[i][j] = max(dp[i-1][j], dp[i-1][j-weight[i]] + value[i]。从中可以发现如果把dp[i-1]这一层拷贝到dp[i]上,表达式可以修改成:dp[i][j] = max(dp[i][j], dp[i][j-weight[i]] + value[i]。由于这个表达式中只涉及到第i层,不再需要第i-1层,所以可以将原来的二维dp数组简化成一维dp数组,即dp[j](也就是题目所说的滚动数组)。

下面我们就按照动规五部曲来进行分析:

1. 确定dp数组的定义

在一维dp数组中,dp[j]表示:容量为j的背包,所背的物品价值可以最大为dp[j]。

2. 一维dp数组的递推公式

dp[j]有两个选择,一是取自己,相当于二维dp数组中的dp[i-1][j],即不放物品i,另一个是取dp[j - weight[i]] + value[i],即放物品i。需要取这两个选择的最大值。

所以递推公式为:dp[j] = max(dp[j], dp[j - weight[i]] + value[i];

3. 一维dp数组如何初始化

p[j]表示:容量为j的背包,所背的物品价值可以最大为dp[j],那么dp[0]就应该是0,因为背包容量为0所背的物品的最大价值就是0。

那么dp数组除了下标0的位置,初始为0,其他下标应该初始化多少呢?

看一下递归公式:dp[j] = max(dp[j], dp[j - weight[i]] + value[i]);

dp数组在推导的时候一定是取价值最大的数,如果题目给的价值都是正整数那么非0下标都初始化为0就可以了。

这样才能让dp数组在递归公式的过程中取的最大的价值,而不是被初始值覆盖了。

那么我假设物品价值都是大于0的,所以dp数组初始化的时候,都初始为0就可以了。

4. 一维dp数组遍历顺序

代码如下:

for(int i = 0; i < weight.size(); i++) { // 遍历物品
    for(int j = bagWeight; j >= weight[i]; j--) { // 遍历背包容量
        dp[j] = max(dp[j], dp[j - weight[i]] + value[i]);
    }
}

上述代码需要注意两个问题:

一是遍历背包容量时为什么要>=weight[i]?

因为下面一行的递推公式其实就是二维dp数组中j>=weight[i]时的递推公式,当j<weight[i]时,二维dp数组应该有递推公式dp[i][j]=dp[i-1][j],放到一维dp数组中应该是dp[j]=dp[j],也就是可以不用写。

二是为什么一维dp遍历的时候,背包是从大到小?

举一个例子:物品0的重量weight[0] = 1,价值value[0] = 15

如果正序遍历

dp[1] = dp[1 - weight[0]] + value[0] = 15

dp[2] = dp[2 - weight[0]] + value[0] = 30

此时dp[2]就已经是30了,意味着物品0,被放入了两次,所以不能正序遍历。

为什么倒序遍历,就可以保证物品只放入一次呢?

倒序就是先算dp[2]

dp[2] = dp[2 - weight[0]] + value[0] = 15 (dp数组已经都初始化为0)

dp[1] = dp[1 - weight[0]] + value[0] = 15

所以从后往前循环,每次取得状态不会和之前取得状态重合,这样每种物品就只取一次了。

5. 举例推到dp数组

 

 

参考:

1. https://www.programmercarl.com/%E8%83%8C%E5%8C%85%E7%90%86%E8%AE%BA%E5%9F%BA%E7%A1%8001%E8%83%8C%E5%8C%85-2.html#%E4%B8%80%E7%BB%B4dp%E6%95%B0%E7%BB%84-%E6%BB%9A%E5%8A%A8%E6%95%B0%E7%BB%84

标签:01,滚动,weight,value,背包,数组,物品,dp
From: https://www.cnblogs.com/machi12/p/17009763.html

相关文章

  • P5231 JSOI2012 玄武密码
    \(P5231\)[\(JSOI2012\)]玄武密码一、题目背景在美丽的玄武湖畔,鸡鸣寺边,鸡笼山前,有一块富饶而秀美的土地,人们唤作进香河。相传一日,一缕紫气从天而至,只一瞬间便消失在了......
  • OpenCasCade开发环境搭建 (vs2013+win7 64bit + OpenCasCade 6.8.0)
    我的安装环境:Windows7旗舰版SP1x64;VisualStudio2013;OpenCasCade-6.8.0源码包;OpenCasCade下载和安装​​http://www.opencascade.org/getocc/download/loadocc/​​解......
  • P3183 [HAOI2016]食物链(记忆化搜索 DAG)
    P3183[HAOI2016]食物链题意给出一张n个点m条边的有向无环的食物网,问这其中有多少条极长的食物链。“注意单独的一种孤立生物不算一条食物链。”思路​ 这题可以......
  • 华大电子MCU-CIU32F011x3、CIU32F031x5复位和时钟系统
    10.复位和时钟系统(RESET/CLOCK)10.1.引脚复位(MCLR)功能默认状态下华大电子MCUCIU32F011x3、CIU32F031x5的MCLR复位功能关闭,PA12为MCLR引脚,使能复位功能时该引......
  • ISO 27001 2022 中文版 引言
    声明本文主要是学习汤季洪老师翻译的ISO270012022中文试译稿 进行了学习和记录希望对大家有帮助ISO(国际标准化组织)和IEC(国际电工委员会)构成了全球标准化的专门体系。......
  • 入门之路:“机器学习初学者”公众号2019年的精选原创文章
    “机器学习初学者”公众号2019年的精选原创文章合集,适合初学者入门AI。本文建议用微信收藏,用碎片时间学习。(黄海广)导语AI初学者最大的问题就是:资料太多!!!看不完!!!不知道如何......
  • Android 2016新技术
    2016你需要了解Android有以下新兴的技术与框架,有些也许还不成熟,但是你应该去了解下,也许就是未来的方向。Kotlin作为Android领域的Swift,绝对让你如沐新风。抛弃沉重的Jav......
  • 关于HTML元素高度属性+滚动到底部实现的笔记
    clientHeight元素像素的可视高度,包含元素的高度+内边距,不包含水平滚动条,边框和外边距 offsetHeight元素像素的可视高度,包含元素的垂直内边距和边框,水平滚动条的高度,且......
  • 华大电子MCU-CIU32F011x3、CIU32F031x5低功耗介绍
    9.低功耗(LOWPOWER)9.1.低功耗模式在系统或电源复位以后,微控制器处于正常模式运行状态,系统所用时钟为256KHz内部RC振荡器输出。当CPU不需继续运行时,可以利用进......
  • 洛谷 P5363 / LOJ #3114 「SDOI2019」移动金币
    洛谷传送门LOJ传送门不错的博弈+计数。不难发现题中的游戏是阶梯Nim的变体。若设\(a_i\)为第\(i\)枚金币的位置,令\(\foralli\in[2,m],\b_i=a_i-a_{i-......