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携手探索动态规划的奇妙世界:0-1背包问题的解题之道

闲谈

代码展示

import java.util.Scanner;

public class Knapsack01 {

    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        // 输入背包容量
        System.out.println("请输入背包容量:");
        int capacity = scanner.nextInt();

        // 输入物品数量
        System.out.println("请输入物品数量:");
        int n = scanner.nextInt();

        // 输入物品重量和价值
        int[] weights = new int[n];
        int[] values = new int[n];
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            System.out.println("请输入第" + (i + 1) + "件物品的重量:");
            weights[i] = scanner.nextInt();

            System.out.println("请输入第" + (i + 1) + "件物品的价值:");
            values[i] = scanner.nextInt();
        }

        // 创建一个二维数组来存储子问题的结果
        int[][] dp = new int[n + 1][capacity + 1];

        // 初始化第一行和第一列
        for (int i = 0; i <= n; i++) {
            dp[i][0] = 0;
        }
        for (int j = 0; j <= capacity; j++) {
            dp[0][j] = 0;
        }

        // 计算子问题的解
        for (int i = 1; i <= n; i++) {
            for (int j = 1; j <= capacity; j++) {
                if (weights[i - 1] > j) {
                    // 如果物品重量大于背包容量,则不装入背包
                    dp[i][j] = dp[i - 1][j];
                } else {
                    // 如果物品重量小于或等于背包容量,则有两种选择:装入背包或不装入背包
                    dp[i][j] = Math.max(dp[i - 1][j], dp[i - 1][j - weights[i - 1]] + values[i - 1]);
                }
            }
        }

        // 输出背包的最大价值
        System.out.println("背包的最大价值为:" + dp[n][capacity]);
    }
}

算法讲解

动态规划是一种用来解决最优化问题的算法。它通过将一个大问题分解成一系列较小的子问题来解决问题。在每个子问题中,我们选择一个最优的解决方案,然后将这些子问题的最优解组合成整个问题的最优解。

0-1背包问题是一个经典的动态规划问题。它可以用一个二维数组来存储子问题的解。二维数组的第一行和第一列分别表示背包容量为0和物品数量为0时的最优解。对于其他子问题,我们可以根据物品重量和背包容量来计算最优解。

如果物品重量大于背包容量,则不装入背包,最优解与不考虑该物品时的最优解相同。如果物品重量小于或等于背包容量,则有两种选择:装入背包或不装入背包。我们需要选择一个使背包价值最大的方案。

通过动态规划算法,我们可以求出0-1背包问题的最优解。时间复杂度为O(n * capacity),其中n是物品数量,capacity是背包容量。

总结

动态规划是一种非常重要的算法,它可以用来解决许多最优化问题。0-1背包问题是一个经典的动态规划问题,它可以用二维数组来存储子问题的解。通过动态规划算法,我们可以求出0-1背包问题的最优解。

希望本文对您有所帮助。如果您有任何疑问,请随时与我联系。

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