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cwf8
10年前发布

经典算法9:回溯法之0--1背包问题

1.题目分析:
考虑到每种物品只有2种选择,即装入背包或不装入背包,并且物品数和背包容量已给定,要计算装入背包物品的最大价值和最优装入方案,可用回溯法搜索子集树的算法进行求解。


2.算法设计:
a. 物品有n种,背包容量为C,分别用p[i]和w[i]存储第i种物品的价值和重量,用
x[i]标记第i种物品是否装入背包,用bestx[i]存储第i种物品的最优装载方案;
b. 用递归函数Backtrack (i,cp,cw)来实现回溯法搜索子集树(形式参数i表示递归深
度,n用来控制递归深度,形式参数cp和cw表示当前总价值和总重量,bestp表示当前
最优总价值):
① 若i >n,则算法搜索到一个叶结点,判断当前总价值是否最优:
1> 若cp>bestp,更新当前最优总价值为当前总价值(即bestp=cp),更新
装载方案(即bestx[i]=xi);
② 采用for循环对物品i装与不装两种情况进行讨论(0≤j≤1):
1> x[i]=j;
2> 若总重量不大于背包容量(即cw+x[i]w[i]<=c),则更新当前总价 br=""> 值和总重量(即cw+=w[i]x[i],cp+=p[i]x[i]), 对物品i+1调用递归函
数Backtrack(i+1,cp,cw) 继续进行装载;
3> 函数Backtrack(i+1,cp,cw)调用结束后则返回当前总价值和总重量
(即 cw-=w[i]
x[i],cp-=p[i]x[i]);
4> 当j>1时,for循环结束;
③ 当i=1时,若已测试完所有装载方案,外层调用就全部结束;

c. 主函数调用一次backtrack(1,0,0)即可完成整个回溯搜索过程,最终得到的bestp和bestx[i]即为所求最大总价值和最优装载方案。

    #include<stdio.h>        int n,c,bestp;//物品的个数,背包的容量,最大价值        int p[10000],w[10000],x[10000],bestx[10000];//物品的价值,物品的重量,x[i]暂存物品的选中情况,物品的选中情况                void Backtrack(int i,int cp,int cw)        { //cw当前包内物品重量,cp当前包内物品价值            int j;            if(i>n)//回溯结束            {                if(cp>bestp)                {                    bestp=cp;                    for(i=0;i<=n;i++) bestx[i]=x[i];                }            }            else                 for(j=0;j<=1;j++)                  {                    x[i]=j;                    if(cw+x[i]w[i]<=c)                      {                        cw+=w[i]x[i];                        cp+=p[i]x[i];                        Backtrack(i+1,cp,cw);                        cw-=w[i]x[i];                        cp-=p[i]x[i];                    }                }        }                int main()        {            int i;            bestp=0;             printf("请输入背包最大容量:\n");            scanf("%d",&c);            printf("请输入物品个数:\n");            scanf("%d",&n);            printf("请依次输入物品的重量:\n");            for(i=1;i<=n;i++)                 scanf("%d",&w[i]);            printf("请依次输入物品的价值:\n");            for(i=1;i<=n;i++)                 scanf("%d",&p[i]);            Backtrack(1,0,0);            printf("最大价值为:\n");            printf("%d\n",bestp);            printf("被选中的物品依次是(0表示未选中,1表示选中)\n");            for(i=1;i<=n;i++)                 printf("%d ",bestx[i]);            printf("\n");            return 0;        }  </pre>