背包问题解法
动态规划之01背包问题(最易理解的讲解)
01背包问题，是用来介绍动态规划算法最经典的例子，网上关于01背包问题的讲解也很多，我写这篇文章力争做到用最简单的方式，最少的公式把01背包问题讲解透彻。
01背包的状态转换方程f[i,j] = Max{ f[i-1,j-Wi]+Pi( j >= Wi ), f[i-1,j] }f[i,j]表示在前i件物品中选择若干件放在承重为j 的背包中，可以取得的最大价值。
Pi表示第i件物品的价值。
决策：为了背包中物品总价值最大化，第i件物品应该放入背包中吗？题目描述：有编号分别为a,b,c,d,e的五件物品，它们的重量分别是2,2,6,5,4，它们的价值分别是6,3,5,4,6，现在给你个承重为10的背包，如何让背包里装入的物品具有最首先要明确这张表是从右到左,至底向上生成的。
为了叙述方便，用e10单元格表示e行10列的单元格，这个单元格的意义是用来表示只有物品e时，有个承重为10的背包，那么这个背包的最大价值是6，因为e物品的重量是4，背包装的了，把e装进去后价值为6。
然后是e9单元格表示背包承重9，只有物品e, e装进去后，背包价值为6，接着是e8, e7单元格，一直到e3单元格表示背包承重3，但物品e承重4，装不了，所以e3=0,对于d10单元格，表示只有物品e，d时,承重为10的背包,所能装入的最大价值，是10，因为物品e,d这个背包都能装进去。
对于承重为9的背包，d9=10,是怎么得出的呢？根据01背包的状态转换方程，需要考察两个值，一个是f[i-1,j],对于这个例子来说就是e9的值6，另一个是f[i-1,j-Wi]+Pi；在这里，f[i-1,j]表示我有一个承重为9的背包，当只有物品e可选时，这个背包能装入的最大价值f[i-1,j-Wi]表示我有一个承重为4的背包（等于当前背包承重减去物品d的重量），当只有物品e可选时，这个背包能装入的最大价值f[i-1,j-Wi]就是指单元格e4值为6，Pi指的是d物品的价值，即4由于f[i-1,j-Wi]+Pi = 6 + 4 = 10 大于f[i-1,j] = 6，所以物品d应该放入承重为9的背包，所以d9=10.。
背包问题九讲(很详细)
P01: 01背包问题题目有N件物品和一个容量为V的背包。
第i件物品的费用是c[i]，价值是w[i]。
求解将哪些物品装入背包可使价值总和最大。
基本思路这是最基础的背包问题，特点是：每种物品仅有一件，可以选择放或不放。
用子问题定义状态：即f[i][v]表示前i件物品恰放入一个容量为v的背包可以获得的最大价值。
则其状态转移方程便是：f[i][v]=max{f[i-1][v],f[i-1][v-c[i]]+w[i]}这个方程非常重要，基本上所有跟背包相关的问题的方程都是由它衍生出来的。
所以有必要将它详细解释一下：“将前i件物品放入容量为v的背包中”这个子问题，若只考虑第i件物品的策略（放或不放），那么就可以转化为一个只牵扯前i-1件物品的问题。
如果不放第i件物品，那么问题就转化为“前i-1件物品放入容量为v的背包中”，价值为f[i-1][v]；如果放第i件物品，那么问题就转化为“前i-1件物品放入剩下的容量为v-c[i]的背包中”，此时能获得的最大价值就是f[i-1][v-c[i]]再加上通过放入第i件物品获得的价值w[i]。
优化空间复杂度以上方法的时间和空间复杂度均为O(VN)，其中时间复杂度应该已经不能再优化了，但空间复杂度却可以优化到O。
先考虑上面讲的基本思路如何实现，肯定是有一个主循环i=1..N，每次算出来二维数组f[i][0..V]的所有值。
那么，如果只用一个数组f[0..V]，能不能保证第i次循环结束后f[v]中表示的就是我们定义的状态f[i][v]呢？f[i][v]是由f[i-1][v]和f[i-1][v-c[i]]两个子问题递推而来，能否保证在推f[i][v]时（也即在第i次主循环中推f[v]时）能够得到f[i-1][v]和f[i-1][v-c[i]]的值呢？事实上，这要求在每次主循环中我们以v=V..0的顺序推f[v]，这样才能保证推f[v]时f[v-c[i]]保存的是状态f[i-1][v-c[i]]的值。
背包问题的多种解法
一个最优解：w i X i Wi2w1X1nmaX v i X i 。
如果不是的话，设(y2,y3, , y n) 是这X i {0,1}( 2 i n) i2问题描述0/1 背包问题 :现有n种物品，对1<=i<=n ，已知第i种物品的重量为正整数 W i，价值为正整数 V i, 背包能承受的最大载重量为正整数W，现要求找出这n种物品的一个子集，使得子集中物品的总重量不超过 W 且总价值尽量大。
(注意：这里对每种物品或者全取或者一点都不取，不允许只取一部分)算法分析根据问题描述，可以将其转化为如下的约束条件和目标函数：n w i x i Wi 1i i(1)x i { 0,1}( 1 i n)nmax v i x i (2)i1于是，问题就归结为寻找一个满足约束条件( 1 )，并使目标函数式( 2 )达到最大的解向量X (x1, x2 ,x3, ......... , x n) 。
首先说明一下 0-1 背包问题拥有最优解。
假设(X i,X2,X3,……，Xn)是所给的问题的一个最优解，则(X2,X3,……，Xn)是下面问题的n n n个问题的一个最优解，则v i y i v i X i ，且w1X1 w i y i W 。
因此，i 2 i 2 i 2n n n物品1W2=3V2=12物品2W3=4V3=40物品3W4=5V4=25物品4V1X1 V i y i V1X1 V i V i X i，这说明(X i,y2,y3, ............................................................... ,y n)是所给的 0-1 背包问i 2 i 2 i 1题比(X i,X2,X3, ........................... , X n)更优的解，从而与假设矛盾。
穷举法：用穷举法解决0-1背包问题，需要考虑给定 n个物品集合的所有子集，找出所有可能的子集(总重量不超过背包重量的子集) ，计算每个子集的总重量，然后在他们中找到价值最大的子集。
分支界限方法01背包问题解题步骤
分支界限方法是一种用于解决优化问题的算法。
在动态规划算法中，分支界限方法被广泛应用于解决01背包问题。
01背包问题是一个经典的动态规划问题，其解题步骤如下：1. 确定问题：首先需要明确01背包问题的具体描述，即给定一组物品和一个背包，每个物品有自己的价值和重量，要求在不超过背包容量的情况下，选取尽可能多的物品放入背包，使得背包中物品的总价值最大。
2. 列出状态转移方程：对于01背包问题，可以通过列出状态转移方程来描述问题的求解过程。
假设dp[i][j]表示在前i个物品中，背包容量为j时能够获得的最大价值，则状态转移方程可以表示为：dp[i][j] = max(dp[i-1][j], dp[i-1][j-w[i]]+v[i])3. 初始化边界条件：在动态规划中，需要对状态转移方程进行初始化，一般情况下，dp数组的第一行和第一列需要单独处理。
对于01背包问题，可以初始化dp数组的第一行和第一列为0。
4. 利用分支界限方法优化：针对01背包问题，可以使用分支界限方法来优化动态规划算法的效率。
分支界限方法采用广度优先搜索的思想，在每一步选择最有希望的分支，从而减少搜索空间，提高算法的效率。
5. 实际解题步骤：根据上述步骤，实际解决01背包问题的步骤可以概括为：确定问题，列出状态转移方程，初始化边界条件，利用分支界限方法优化，最终得到问题的最优解。
分支界限方法在解决01背包问题时起到了重要的作用，通过合理的剪枝策略，可以有效地减少动态规划算法的时间复杂度，提高问题的求解效率。
分支界限方法也可以应用于其他优化问题的求解过程中，在算法设计和实现中具有重要的理论和实际意义。
在实际应用中，分支界限方法需要根据具体问题进行灵活选择和调整，结合动态规划和剪枝策略，以便更好地解决各类优化问题。
掌握分支界限方法对于解决复杂问题具有重要的意义，也是算法设计和优化的关键技术之一。
分支界限方法在解决01背包问题的过程中，具有重要的作用。
背包问题的算法
背包问题是一种经典的优化问题，通常用于解决在给定一组物品和它们的重量、价值等信息的情况下，如何选择一些物品放入一个容量有限的背包中，使得背包中物品的总价值最大或总重量最小等问题。
以下是背包问题的一种经典算法——动态规划法：
1. 定义状态：设f[i][j]表示前i个物品中选择若干个物品放入容量为j的背包中所能获得的最大价值或最小重量。
2. 状态转移方程：对于第i个物品，有两种情况：
- 不放入背包中，此时f[i][j]=f[i-1][j]；
- 放入背包中，此时f[i][j]=max(f[i-1][j], f[i-1][j-w[i]]+v[i])，其中w[i]和v[i]分别表示第i 个物品的重量和价值。
3. 初始化：f[0][0]=0。
4. 计算最优解：根据状态转移方程，从上到下依次计算每个物品的状态值，最终得到f[n][m]即为所求的最优解。
时间复杂度：O(n*m)，其中n为物品数量，m为背包容量。
空间复杂度：O(n*m)。
背包问题的数学模型
背包问题的数学模型摘要：1.背包问题的定义2.背包问题的数学模型3.背包问题的求解方法4.背包问题的应用实例正文：一、背包问题的定义背包问题是一个经典的优化问题，它的问题是给定一个背包和n 种物品，其中，背包的容量为V，第i 种物品的质量为c_i，价值为p_i，如何通过物品选择，使得装入背包中的物品总价值最大。
二、背包问题的数学模型为了更好地理解背包问题，我们可以将其建立一个数学模型。
假设有n 种物品，分别用v_i 表示第i 种物品的价值，c_i 表示第i 种物品的质量，那么背包问题的数学模型可以表示为：f(x) = max {v_1x_1 + v_2x_2 +...+ v_nx_n}s.t.c_1x_1 + c_2x_2 +...+ c_nx_n <= Vx_i >= 0, i = 1,2,...,n其中，f(x) 表示背包中物品的总价值，x_i 表示第i 种物品的数量，V 表示背包的容量，c_i 表示第i 种物品的质量，v_i 表示第i 种物品的价值。
三、背包问题的求解方法背包问题的求解方法有很多，常见的有动态规划法、回溯法、贪心算法等。
这里我们以动态规划法为例进行介绍。
动态规划法的基本思想是将问题分解为子问题，通过求解子问题，最终得到原问题的解。
对于背包问题，我们可以将问题分解为：在容量为V 的情况下，如何选择物品使得总价值最大。
然后，我们可以通过递归的方式，依次求解子问题，最终得到原问题的解。
四、背包问题的应用实例背包问题是一个非常实用的优化问题，它在现实生活中有很多应用。
例如，一个果农需要根据市场需求和成本，选择合适的水果进行装箱；一个旅行者需要根据行李箱的容量和物品的价值，选择携带的物品等。
这些都可以通过背包问题来求解。
综上所述，背包问题是一个经典的优化问题，它有着广泛的应用。
背包问题解题方法总结
背包问题解题⽅法总结最近在⽜客刷题遇到好⼏道背包问题，索性这两天集中⽕⼒刷了⼀些这类的题。
这⾥总结⼀下0-1背包、完全背包和多重背包三种基本的背包问题的解题套路。
(均基于动态规划的思想)0-1背包题⽬：有 N 件物品和容量为 W 的背包。
第 i 件物品的重量为 w_i，价值为 v_i，求将不超过背包容量的物品装⼊背包能得到的最⼤价值。
特点，每件物品的数量只有⼀个，可以选择放或不放某件物品。
⽤dp[i][j]表⽰将前 i+1 件总重量不超过 j 的物品放⼊背包能获得的最⼤价值，则可以⽤以下的转移⽅程来表⽰这个过程：\[dp[i,j] = max(dp[i - 1, j], dp[i-1, j-w[i]] + v[i]) \]注意到dp数组第i⾏的值更新只跟 i-1 ⾏有关，因此可以通过滚动数组或者反向更新的⽅式优化⼀下空间复杂度，在动态规划解题的时候这是⼀种常⽤的空间复杂度优化⽅式。
优化后的代码如下：for(int i = 0; i < N; i++){// 注意到这⾥dp需要从后往前更新，避免更新前就把旧值覆盖// 从实际意义上来说，因为每件物品只有⼀个，从后向前更新保证了更新是在还没放⼊过当前物品的前提下进⾏的for(int j = W; j >= w[i]; j--){dp[j] = Math.max(dp[j], dp[j - w[i]] + v[i]);}}完全背包题⽬：有 N 种物品和容量为 W 的背包。
第 i 种物品的重量为 w_i，价值为 v_i，每种物品的数量⽆限。
求将不超过背包容量的物品装⼊背包能得到的最⼤价值。
特点：每种物品的数量⽆限多。
考虑到每种物品的数量⽆限。
⽤dp[j]表⽰在重量不超过 j 的情况下背包中物品可以达到的最⼤价值，则转移⽅程如下：\[dp[j]=max(dp[j], dp[j-w[i]]+v[i]) \]核⼼代码如下：for(int i = 0; i < N; i++){for(int j = w[i]; j <= W; j++){ // 这⾥和0-1背包不同dp[j] = Math.max(dp[j], dp[j - w[i]] + v[i]);}}注意内层for循环是从前向后更新dp数组的，这是唯⼀和上⾯的0-1背包问题区别的地⽅。
背包问题
（0-1）背包问题的解法小结1．动态规划法递推关系：– 考虑一个由前i 个物品(1≤i ≤n )定义的实例，物品的重量分别为w 1,…,w i ，价值分别为v 1，…，v i ，背包的承重量为j (1≤j ≤W )。
设V [I,j]为该实例的最优解的物品总价值– 分成两类子集：• 根据定义，在不包括第i 个物品的子集中，最优子集的价值是V [i -1,j ]• 在包括第i 个物品的子集中(因此，j －w ≥0)，最优子集是由该物品和前i -1个物品中能够放进承重量为i －w j 的背包的最优子集组成。
这种最忧子集的总价值等于v i +V [i -1,j -w i ].0]0,[时，0 当0;][0,时，0初始条件：当],1[}],1[],,1[max{],[=≥=≥<≥⎩⎨⎧-+---=i V i j V j w j w j j i V v w j i V j i V j i V i i i i以记忆功能为基础的算法：用自顶向下的方式对给定的问题求解，另外维护一个类似自底向上动态规划算法使用的表格。
一开始的时候，用一种“null”符号创始化表中所有的单元，用来表明它们还没有被计算过。
然后，一旦需要计算一个新的值，该方法先检查表中相应的单元：如果该单元不是“null ”，它就简单地从表中取值；否则，就使用递归调用进行计算，然后把返回的结果记录在表中。
算法 MFKnapsack(I,j)//对背包问题实现记忆功能方法//输入：一个非负整数i 指出先考虑的物品数量，一个非负整数j 指出了背包的承重量 //输出：前i 个物品的最伏可行子集的价值//注意：我们把输入数组Weights[1..n],Values[1..n]和表格V[0..n,0..W]作为全局变量，除了行0和列0用0初始化以外，V 的所有单元都用-1做初始化。
if V[I,j]<01if j<Weights[i]value ←MFKnapsack(i-1,j)elsevalue ←max(MFKnapsack(i-1),j), Value[i]+MFKnapsack(i-1,j-eights[i]))V[I,j]←valuereturn V[I,j]2．贪心算法1) 背包问题基本步骤：首先计算每种物品单位重量的价值Vi/Wi ，然后，依贪心选择策略，将尽可能多的单位重量价值最高的物品装入背包。
01背包问题及变种详解
P01: 01背包问题题目有N件物品和一个容量为V的背包。
第i件物品的费用是c[i]，价值是w[i]。
求解将哪些物品装入背包可使价值总和最大。
基本思路这是最基础的背包问题，特点是：每种物品仅有一件，可以选择放或不放。
用子问题定义状态：即f[i][v]表示前i件物品恰放入一个容量为v的背包可以获得的最大价值。
则其状态转移方程便是：f[i][v]=max{f[i-1][v],f[i-1][v-c[i]]+w[i]}这个方程非常重要，基本上所有跟背包相关的问题的方程都是由它衍生出来的。
所以有必要将它详细解释一下：“将前i件物品放入容量为v的背包中”这个子问题，若只考虑第i件物品的策略（放或不放），那么就可以转化为一个只牵扯前i-1件物品的问题。
如果不放第i件物品，那么问题就转化为“前i-1件物品放入容量为v的背包中”，价值为f[i-1][v]；如果放第i件物品，那么问题就转化为“前i-1件物品放入剩下的容量为v-c[i]的背包中”，此时能获得的最大价值就是f[i-1][v-c[i]]再加上通过放入第i件物品获得的价值w[i]。
优化空间复杂度以上方法的时间和空间复杂度均为O(VN)，其中时间复杂度应该已经不能再优化了，但空间复杂度却可以优化到O。
先考虑上面讲的基本思路如何实现，肯定是有一个主循环i=1..N，每次算出来二维数组f[i][0..V]的所有值。
那么，如果只用一个数组f[0..V]，能不能保证第i次循环结束后f[v]中表示的就是我们定义的状态f[i][v]呢？f[i][v]是由f[i-1][v]和f[i-1][v-c[i]]两个子问题递推而来，能否保证在推f[i][v]时（也即在第i次主循环中推f[v]时）能够得到f[i-1][v]和f[i-1][v-c[i]]的值呢？事实上，这要求在每次主循环中我们以v=V..0的顺序推f[v]，这样才能保证推f[v]时f[v-c[i]]保存的是状态f[i-1][v-c[i]]的值。
背包问题系列算法详解
背包问题系列算法详解背包问题是一个关于最优解的经典问题。
通常被讨论的最多的，最经典的背包问题是0-1背包问题(0-1 Knapsack Problem)。
它是一切背包问题及相关背包问题的基础。
本篇博文将详细分析0-1背包问题，并给出0-1背包问题的几种解法，同时也对0-1背包问题的内涵进行延伸，丰富其外延至完全背包问题和多重背包问题，并给出背包问题的算法实现过程，希望对大家有帮助。
一、0-1背包问题有N件物品和一个容量为V的背包。
第i件物品（每个物品只有一件）的费用是c[i]，价值是w[i]。
求解将哪些物品装入背包可使价值总和最大。
（1）递归求解算法如下：#include "iostream"#define CAPACITY 10#define GOODSNUM 6using namespace std;int nVol[GOODSNUM];int nValue[GOODSNUM];int knapsack(int itemIndex,int vol);void main(){int i=0,j=0;while(i<GOODSNUM){cout<<"input the "<<i+1<<"th item(volume and value):";cin>>nVol[i]>>nValue[i];i++;}cout<<"The max value is: "<<knapsack(GOODSNUM,CAPACITY)<<endl;}int knapsack(int itemIndex,int vol){if (itemIndex==0||vol==0){return 0;}else if (vol>=nVol[itemIndex] &&knapsack(itemIndex-1,vol)<knapsack(itemIndex-1,vol-nVol[itemIndex])+nValue[itemIndex ]){return knapsack(itemIndex-1,vol-nVol[itemIndex])+nValue[itemIndex];}elsereturn knapsack(itemIndex-1,vol);}分析：递归求解，求解过程中的绝大部分变量存在重复求解的过程，算法的效率较低，有待改进；那怎么改进呢？最有效的是用数组保存每次计算的结果，不用重复计算，于是有二维数组求解。
背包问题
背包问题常州一中林厚从背包问题是信息学奥赛中的经典问题。
背包问题可以分为0-1背包和部分背包两种类型，0-1背包还可以再分为有限背包和无限背包（完全背包）。
背包问题的求解涉及到贪心、递归、递推、动态规划、搜索等多种算法。
熟练掌握各种背包问题及其变形试题的解法，是信息学奥赛选手从入门走向提高的必经之路。
先简单归纳一下涉及到的这几种重要算法：1、贪心：贪心法可以归纳为“每步取优”。
假设你的程序要走1~n共n步，则你只要保证在第i步（i=1..n）时走出的这一步是最优的。
所以，贪心法不是穷举，而只是一种每步都取优的走法。
但由于目光短浅，不考虑整体和全局，所以“步步最优”并不能保证最后的结果最优。
比如经典的“两头取数”问题、“n个整数连接成最大数”问题、“删数”问题等。
2、递归：递归算法可以归纳为将问题“由大化小”。
也就是将一个大问题分解为若干个“性质相同”的子问题，求解的的过程，一般是通过“函数的递归调用”，不断将大问题逐步细化、直至元问题（边界情况），最后通过递归函数的自动返回得到问题的解。
递归算法的关键是递归函数的构造，它的效率往往比较低，原因在于大量的“冗余”计算。
比如经典的“斐波那挈数列”问题，在递归实现时效率极低，存在着大量的冗余计算，可以采用“记忆化”的方法优化。
3、递推：递推问题往往有一个“递推公式”，其实和“递归公式”差不多，但是出发点不一样，递归的思想是“要想求什么就要先求出什么”。
而递推是从问题的边界情况（初始状态）出发，一步步往下走，直到走完n步，判断最后的解。
由于其中的每一步并不知道当前一步的哪一个值对后面的步骤有用，所以只能把所有情况（一步的所有走法）全部计算出来，也造成了很多的“冗余计算”。
时间上往往没有太多的优化余地，但空间上经常利用“滚动数组”等方式，把空间复杂度由O（n2）降到O（2n）。
比如经典的“杨辉三角形”问题、“判断n是否是斐波那挈数”问题等。
4、动态规划：本质上是一种克服了“冗余”的“递归”算法。
数据结构 背包问题
数据结构背包问题背包问题是数据结构中的一个经典问题，它在计算机科学和算法设计中有着广泛的应用。
本文将详细介绍背包问题的定义、解决思路以及常见的解决方法。
一、背包问题的定义背包问题是指在给定的一组物品中，选择一些物品放入背包中，使得背包中物品的总价值最大化，同时受到背包的容量限制。
每一个物品都有自己的分量和价值，背包的容量是事先确定的。
二、解决思路背包问题可以使用动态规划的思想进行求解。
具体来说，可以定义一个二维数组dp，其中dp[i][j]表示在前i个物品中，背包容量为j时所能获得的最大价值。
然后根据状态转移方程进行递推求解。
三、常见的解决方法1. 0-1背包问题0-1背包问题是最基本的背包问题，每一个物品要末完整地放入背包中，要末不放入。
具体的解决方法是使用动态规划，根据状态转移方程进行递推计算。
2. 彻底背包问题彻底背包问题相较于0-1背包问题，每一个物品可以无限次地放入背包中。
同样使用动态规划进行求解，但在状态转移方程中需要进行一些调整。
3. 多重背包问题多重背包问题是在彻底背包问题的基础上，对每一个物品的数量进行了限制。
可以将多重背包问题转化为0-1背包问题进行求解。
4. 分组背包问题分组背包问题是在背包问题的基础上，将物品进行了分组。
每一个组内的物品只能选择一个放入背包中。
可以使用动态规划进行求解，需要对状态转移方程进行一些修改。
四、示例假设有一个背包的容量为10，有以下物品可供选择：物品1：分量3，价值4物品2：分量4，价值5物品3：分量5，价值6物品4：分量2，价值3我们可以使用动态规划来解决这个问题。
首先初始化一个二维数组dp，大小为(n+1)×(W+1)，其中n为物品的个数，W为背包的容量。
然后根据状态转移方程进行递推计算，最终得到dp[n][W]即为所求的最大价值。
具体的计算过程如下：1. 初始化dp数组，dp[0][j]和dp[i][0]均为0，表示背包容量为0或者没有物品可选时的最大价值为0。
《背包问题详解》课件
贪心算法
按照物品的单位价值排序，不断 选取物品放入背包，直至背包无 法再放入任何物品。
分支界限算法
通过添加上下界、剪枝和优化等 技巧，搜索并找到最优解。
多重背包问题的解法
动态规充最优解。
贪心算法
按照物品的单位价值排序，依次选取物品放入 背包，直至背包无法再放入任何物品。
《背包问题详解》PPT课 件
背包问题是一类经典的组合优化问题，涉及在限定容量的背包中选择一组物 品以最大化价值或满足约束条件。本课件将详细介绍背包问题的定义、分类 以及不同类型的解法。
背包问题的定义和分类
背包问题是指在给定背包容量和一组物品的条件下，选择恰当的物品放入背包中，使得物品价值最大化或满足 特定的约束条件。背包问题可以根据约束条件的不同分为0/1背包问题、完全背包问题和多重背包问题。
背包问题的贪心算法
贪心算法是一种启发式算法，通过按照某种策略选择物品放入背包，逐步构建出问题的解。贪心算法的优点是 简单高效，但是并不保证必然能够得到最优解，只能得到近似解。
背包问题的分支界限算法
分支界限算法是一种精确算法，通过搜索问题的解空间树并进行剪枝和优化， 找到最优解或最优解的近似解。算法的核心思想是根据上下界限制，分割问 题空间，减少搜索的规模。
背包问题的变种及其解法
1
部分背包问题
限制物品的选择范围，求解背包能容纳
零钱兑换问题
2
的最大价值。
将背包问题中的背包容量转化为固定的
面额，求解所需的最少硬币数量。
3
集合覆盖问题
将背包问题中的容量和物品价值转化为 集合和元素的关系，求解最小化子集覆 盖问题。
背包问题的动态规划算法
动态规划算法是求解背包问题的一种常用方法。通过定义状态转移方程和利 用动态规划表格，逐步计算填充最优解。算法的核心思想是将问题拆解成子 问题，并利用子问题的最优解构造出大问题的最优解。
背包问题的解决算法
背包问题的解决算法在日常生活中，我们常常会遇到背包问题。
比如说，你需要出门远足，但是又不想背太多的东西，怎么办？这时候，你就需要一种背包算法，用以帮助你选出最好的装备。
当然，背包算法不仅仅局限于这种场景，还可以应用于计算机科学等领域。
背包问题可以定义为：在限定容量下，找到能够装下最大价值物品的选择方案。
在计算机科学中，背包问题又分为0/1背包和无限背包两种类型。
0/1背包指的是在数量有限的情况下，每种物品只能选择一次；无限背包则意味着每种物品可以重复选择。
现在，我们来讨论一下几种常见的背包算法。
1. 贪心算法贪心算法是一种常见的解决背包问题的方法。
首先，根据每个物品的价值大小来求解。
然后，将每个物品按照其价值排序。
按照顺序，从价值最高的开始选择，在能够装下的情况下，尽量选择多的物品。
这种方法容易理解，但是它并不一定能够获得最优解。
2. 动态规划算法动态规划是解决背包问题最常用的算法。
它将问题分解成多个子问题，并且利用已经求解过的子问题来递推求解更大的问题。
具体来说，动态规划算法需要在每个状态中维护当前已经选择的物品，以及它们的价值和总重量。
然后，根据每个物品的价值，计算出在当前重量下选择这个物品的最大价值，同时比较这个价值和不选择这个物品的价值大小，最终得出最优解。
3. 回溯算法回溯算法也是一种解决背包问题的方法。
它的基本思想是，从初始状态开始，考虑每种可能的选择，最终找到最优解。
相比其他算法，回溯算法需要考虑所有可能的解，因此在问题较大的时候，它的时间复杂度可能较高。
但是，回溯算法通常能够得到最优解。
4. 分支定界算法分支定界算法也是一种解决背包问题的方法。
它通过确定每种物品能否被选择，来缩小解空间并加速搜索。
具体来说，它会根据价值和重量来对物品进行排序，并尝试从价值最高的物品开始选择。
然后，将剩余的物品按选择顺序进行排序，并对每个物品进行深度优先搜索，直到搜索到了可行解或者不可行解为止。
在实际应用中，以上几种算法都有其优缺点。
背包问题的各种求解方法
背包问题的各种求解⽅法⼀、“0-1背包”问题描述： 给定n中物品，物品i的重量是w i，其价值为v i，背包的容量为c.问应如何选择装⼊背包中的物品，使得装⼊背包中的物品的总价值最⼤？形式化描述：给定c>0,w i>0,v i>0,1≤i≤n，要求找⼀个n元0-1向量（x1,x2,...,x n)，x i∈{0,1}，1≤i≤n，使得∑w i x i≤c，⽽且∑v i x i达到最⼤。
因此0-1背包问题是⼀个特殊的整形规划问题：max ∑v i x is.t ∑w i x i≤cx i∈{0,1}，1≤i≤n⼆、动态规划求解（两种⽅法，顺序或逆序法求解） 1.最优⼦结构性质 1.1 简要描述 顺序：将背包物品依次从1,2,...n编号，令i是容量为c共有n个物品的0-1背包问题最优解S的最⾼编号。
则S'=S-{i}⼀定是容量为c-w i且有1,...,i-1项物品的最优解。
如若不是，领S''为⼦问题最优解，则V(S''+{i})>V(S'+{i})，⽭盾。
这⾥V(S)=V(S')+v i.逆序：令i是相应问题最优解的最低编号，类似可得。
1.2 数学形式化语⾔形式化的最优⼦结构 顺序（从前往后）：设(y1,y2,...,y n)是所给问题的⼀个最优解。
则(y1,...,y n-1)是下⾯相应⼦问题的⼀个最优解： max ∑v i x is.t ∑w i x i≤cx i∈{0,1}，1≤i≤n-1如若不然，设(z1,...,z n-1)是上述⼦问题的⼀个最优解，⽽(y1,...,y n-1)不是它的最优解。
由此可知，∑v i z i>∑v i y i,且∑v i z i+w n y n≤c。
因此∑v i y i+v n y n>∑v i y i(前⼀个范围是1~n-1，后⼀个是1~n) ∑v i z i+w n y n≤c这说明(z1,z2,...,y n)是⼀个所给问题的更优解，从⽽(y1,y2,...,y n)不是问题的所给问题的最优解，⽭盾。
背包问题的多种解法
一、 问题描述0/1背包问题:现有n 种物品，对1<=i<=n ，已知第i 种物品的重量为正整数W i ，价值为正整数V i ，背包能承受的最大载重量为正整数W ，现要求找出这n 种物品的一个子集，使得子集中物品的总重量不超过W 且总价值尽量大。
（注意：这里对每种物品或者全取或者一点都不取，不允许只取一部分）二、 算法分析根据问题描述，可以将其转化为如下的约束条件和目标函数：)2(max )1()1}(1,0{11∑∑==⎪⎩⎪⎨⎧≤≤∈≤ni i i ini i i x v n i x Wx w 于是，问题就归结为寻找一个满足约束条件（1），并使目标函数式（2）达到最大的解向量),......,,,(321n x x x x X =。
首先说明一下0-1背包问题拥有最优解。
假设),......,,,(321n x x x x 是所给的问题的一个最优解，则),......,,(32n x x x 是下面问题的一个最优解：∑∑==⎪⎩⎪⎨⎧≤≤∈-≤ni i i ini i i x v n i x x w W x w 2211max )2}(1,0{。
如果不是的话，设),......,,(32n y y y 是这个问题的一个最优解，则∑∑==>n i ni ii ii xv y v 22，且∑=≤+ni iiW yw x w 211。
因此，∑∑∑====+>+ni i i n i n i i i i i x v x v x v y v x v 1221111，这说明),........,,,(321n y y y x 是所给的0-1背包问题比),........,,,(321n x x x x 更优的解，从而与假设矛盾。
穷举法：用穷举法解决0-1背包问题，需要考虑给定n 个物品集合的所有子集，找出所有可能的子集（总重量不超过背包重量的子集），计算每个子集的总重量，然后在他们中找到价值最大的子集。
背包问题贪心法和动态规划方案法求解
背包问题贪心法和动态规划方案法求解嘿，大家好！今天咱们来聊聊那个让人又爱又恨的背包问题。
这个问题可是算法领域的经典难题，不过别怕，今天我会用贪心法和动态规划两种方法帮你轻松搞定它！来个简单直接的背景介绍。
背包问题，简单来说，就是给定一组物品，每个物品都有一定的价值和重量，你需要在不超过背包承载重量的前提下，挑选出价值最大的物品组合。
听起来是不是有点像生活中的购物决策？哈哈，没错，这就是背包问题的魅力所在。
好，下面咱们直接进入主题。
一、贪心法贪心法，顾名思义，就是每一步都选择当前看起来最优的方案。
对于背包问题，贪心法的核心思想就是：每次都选取价值密度最大的物品。
1.计算每个物品的价值密度，即价值除以重量。
2.然后，按照价值密度从大到小排序。
3.从排序后的列表中依次选取物品，直到背包装满或者没有物品可选。
二、动态规划法动态规划，这是一种更加严谨、也更复杂的方法。
它的核心思想是：通过把大问题分解成小问题，逐步求解，最终得到最优解。
1.定义一个二维数组dp[i][j]，表示在前i个物品中选择，背包容量为j时的最大价值。
2.我们考虑第i个物品是否放入背包。
如果放入，则前i-1个物品在容量为j-w[i]时的最大价值加上w[i]的价值，即dp[i][j]=dp[i-1][j-w[i]]+w[i]。
如果不放入，则前i-1个物品在容量为j时的最大价值，即dp[i][j]=dp[i-1][j]。
3.通过比较这两种情况，取最大值作为dp[i][j]的值。
整个过程中，我们需要遍历所有物品和所有可能的背包容量，最终得到dp[n][W]就是我们要找的最大价值。
现在，让我们用一段代码来具体实现一下动态规划法：defknapsack(W,weights,values):n=len(values)dp=[[0for_inrange(W+1)]for_inrange(n+1)]foriinrange(1,n+1):forjinrange(1,W+1):ifj>=weights[i-1]:dp[i][j]=max(dp[i-1][j],dp[i-1][j-weights[i-1]]+values[i -1])else:dp[i][j]=dp[i-1][j]returndp[n][W]测试数据W=50weights=[10,20,30]values=[60,100,120]print(knapsack(W,weights,values))怎么样？是不是觉得动态规划法虽然复杂，但逻辑清晰，更容易找到最优解？通过上面的分析，我们可以看到，贪心法简单高效，但有时候并不能得到最优解；而动态规划法虽然计算复杂度较高，但可以得到最优解。
背包问题解析（二）-递归算法
背包问题解析（⼆）-递归算法⼀、题⽬:有N件物品和⼀个容量为V的背包。
第i件物品的重量是w[i]，价值是v[i]。
求解将哪些物品装⼊背包可使这些物品的重量总和不超过背包容量，且价值总和最⼤。
⼆、递归⽅法：⾸先对于每个物品，我们的选择只有两个：放或者不放。
我们将所有的可能都穷举出来，就可以得到下⾯这个树状图（只画了前四个结点）：所以对于每⼀个⼦问题，由于前⾯的⼦问题已被解决，因此我们都只需要做两个选择：放，还是不放。
假设我们已经知道了前i−1个物品放⼊背包的最优⽅案F(i−1,v i−1 )，那么对于第i个物品要放⼊背包就有三种情况：1、若物品的体积c i ⼤于背包剩余的容量v i−1 ，那么只能丢弃这个物品：F(i,vi)=F(i−1,vi−1)2、否则就有两种选择：（1）、不放第i个物品：F(i,vi)=F(i−1,vi−1)（2）、放第i个物品：F(i,vi)=wi+F(i−1,vi−1−ci)要从这两个⽅案中选择总价值最⼤的，所以：三、python代码实现如下：def rec_bag(c, w, v, i=0):'''param c: 物品体积param w: 物品价值param v: 当前背包剩余容量param i: 当前物品编号return: 背包装下物品的最⼤价值'''if i > len(c)-1:return 0elif v <= 0: #体积不能为负return 0elif v > 0:if c[i] <= v:A = w[i] + rec_bag(c, w, v-c[i], i+1)B = rec_bag(c, w, v, i+1)res = max(A, B)#两种⽅案中选最优的那个并返回else:res = rec_bag(c, w, v, i+1)#物品体积⼤于背包容量，直接返回return resa=rec_bag([2,3,4,5],[3,4,5,6],8,0)print(a)四、算法分析：递归⽅法最⼤的缺点就在于有较多重复的计算，通过上⾯的树状图可以知道，递归会遍历这棵树的所有结点，所以它的时间复杂度为：O(2 n )O(2n)，指数阶的时间复杂度对于计算机来说简直就是灾难！有没有什么办法减少这些重复的计算呢？这就是接下来要说的动态规划，它可以通过存储已经计算出来的结果来减少重叠⼦问题。
数据结构 背包问题
数据结构背包问题【数据结构背包问题】【背景介绍】背包问题是一类经典的组合优化问题，通过在给定的一组物品中选择一些物品放入背包，以使得放入背包的物品总价值最大或总重量最小。
【问题描述】给定一个背包，它能够容纳一定重量的物品。
再给定一组物品，每个物品有自己的重量和价值。
要求在不超过背包容量的情况下，选择物品放入背包，使得背包中物品的总价值最大。
【算法及解决思路】⒈0 背包问题:⑴动态规划法：使用一个二维数组dpij表示前i个物品在背包容量为j时的最大总价值。
dpij的计算方法是在考虑第i个物品时，如果将其放入背包，则总价值为dpi-1j-wi + vi，如果不放入背包，则总价值为dpi-1j。
则dpij的值为这两种情况中的较大值。
⑵贪心算法：按物品的单位重量价值进行排序，然后依次选择单位重量价值最大的物品放入背包，直至放满或者无法再放入为止。
⒉0 背包问题的变体:⑴ 01背包问题：每个物品要么放入背包，要么不放入，无法进行分割。
⑵完全背包问题：每个物品可以无限次地放入背包，相当于01背包问题的物品数量为无穷。
⑶多重背包问题：每个物品有有限个数的可选择，相当于01背包问题的物品数量有限。
【算法复杂度】⒈0 背包问题：⑴动态规划法：时间复杂度为O(nW)，空间复杂度为O(nW)，其中n为物品数量，W为背包容量。
⑵贪心算法：时间复杂度为O(nlogn)，空间复杂度为O(1）⒉0 背包问题的变体：⑴ 01背包问题：时间复杂度同⒈0。
⑵完全背包问题：时间复杂度同⒈0。
⑶多重背包问题：时间复杂度同⒈0。
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使用穷举法解决0—1背包问题问题描述：有不同价值、不同重量的物品n件，求从这n件物品中选取一部分物品的选择方案，使选中物品的总重量不超过指定的限制重量，但选中物品的价值之和最大。
设n个物品的重量和价值分别存储于数组w[ ]和v[ ]中，限制重量为tw.考虑一个n元组（x0，x1，…，xn-1），其中xi=0 表示第i个物品没有选取，而xi=1则表示第i个物品被选取。
用枚举法解决背包问题，需要枚举所有的选取方案，而根据上述方法，我们只要枚举所有的n元组，就可以得到问题的解。
显然，每个分量取值为0或1的n元组的个数共为2n个。
而每个n元组其实对应了一个长度为n的二进制数，且这些二进制数的取值范围为0～2n-1.因此，如果把0～2n-1分别转化为相应的二进制数，则可以得到我们所需要的2n 个n元组。
下面是我据此思路编的一个小程序。
程序在VC6.0，win xp下编译运行成功。
程序测试结果，截图如下：背包问题的递归算法#include//物品总种数不是常量，没法根据它来决定数组的长度，只有先定义个长度了#define N 100int n ;//物品总种数double limitW ;//限制的总重量double totV ;//全部物品的总价值double maxv ;//解的总价值int option[N];//解的选择int cop[N];//当前解的选择struct{//物品结构double weight ;double value ;}a[N];//参数为物品i,当前选择已经达到的重量和tw,本方案可能达到的总价值void find(int i,doubletw,double tv){int k ;//物品i包含在当前方案的可能性if(tw+a.weight<=limitW){cop=1 ;if(i{find(i+1,tw+a.weight,tv);}else{for(k=0;koption[k]=cop[k];maxv=tv ;}}cop=0 ;//物品i不包含在当前方案的可能性if(tv-a.value>maxv){if(i{find(i+1,tw,tv-a.value);}else{for(k=0;koption[k]=cop[k];maxv=tv-a.value ;}}}void main(){int k ;double w,v ;printf("输入物品种数:");scanf("%d",&n);printf("输入各物品的重量和价值:");for(totV=0.0,k=0;k{scanf("%lf%lf",&w,&v);a[k].weight=w ;a[k].value=v ;totV+=v ;}printf("输入限制重量:");scanf("%lf",&limitW);maxv=0.0 ;for(k=0;kcop[k]=0 ;find(0,0.0,totV);for(k=0;kif(option[k])printf("%4d",k+1);printf("总价值为: %2f",maxv);}0/1背包问题的递归算法(2006-4-21 19:52:00)/*#include <stdio.h>#define N 100 //物品总种数不是常量，没法根据它来决定数组的长度，只有先定义个长度了int n;//物品总种数double limitW;//限制的总重量double totV;//全部物品的总价值double maxv;//解的总价值int option[N];//解的选择int cop[N];//当前解的选择struct {//物品结构double weight;double value;}a[N];//参数为物品i,当前选择已经达到的重量和tw,本方案可能达到的总价值void find(int i,double tw,double tv){int k;//物品i包含在当前方案的可能性if(tw+a[i].weight <= limitW){cop[i]=1;if(i<n-1)find(i+1,tw+a[i].weight,tv);else{for(k=0;k<n;++k)option[k]=cop[k];maxv=tv;}}cop[i]=0;//物品i不包含在当前方案的可能性if(tv-a[i].value>maxv){if(i<n-1)find(i+1,tw,tv-a[i].value); else{for(k=0;k<n;++k)option[k]=cop[k];maxv=tv-a[i].value;}}}void main(){int k;double w,v;printf("输入物品种数:");scanf("%d",&n);printf("输入各物品的重量和价值:"); for(totV=0.0,k=0;k<n;++k){scanf("%lf %lf",&w,&v);a[k].weight = w;a[k].value = v;totV += v;}printf("输入限制重量:");scanf("%lf",&limitW);maxv=0.0;for(k=0;k<n;++k)cop[k]=0;find(0,0.0,totV);for(k=0;k<n;++k)if(option[k])printf("%4d",k+1); printf("总价值为: %2f",maxv);}0/1背包问题 c++实现动态规划算法2008-11-23 23:28#include <iostream>#include <iomanip>using namespace std;const int C=10;const int N=5;template <class T>T max(const T a,const T b){return a>b?a:b;}/*01背包问题m为记录数组 m[i][j]代表在有j容量的条件下，从i开始往后的物品中可以取得的最大价值w为质量数组，v为价值数组n为物品个数，c为开始容量*/void knapsack(int **m,const int n,const int c,const int *w,const int *v) {/*m[n][j]首先计算m[n][j]的意思是容量为j ，放第n个物品可以取得的最大价值，当然当j比此物品的重量小时，装不下，m[n][j]为0当j比此物品重量小时，能取得的最大价值就是v[n]*/for(int i=0;i<w[n]&&i<=c;i++)m[n][i]=0;for(i=w[n];i<=c;i++)m[n][i]=v[n];/*计算完m[n][1，2，3……]后就可以用递推公式*/for(i=n-1;i>1;i--){for(int j=0;j<w[i]&&j<=c;j++)m[i][j]=m[i+1][j];for(j=w[i];j<=c;j++)m[i][j]=max(m[i+1][j],m[i+1][j-w[i]]+v[i]);}m[1][c]=max(m[2][c],m[2][c-w[1]]+v[1]);}void traceback(int **m,int n,int c,int *x,int *w) {for(int i=1;i<n;i++){if(m[i][c]==m[i+1][c])x[i]=0;else{x[i]=1;c-=w[i];}}x[n]=(m[n][c]==0)?0:1;}int main(){int *v=new int[N+1];int *w=new int[N+1];int **m=new int*[N+1];int *x=new int [N+1];for(int i=0;i<N+1;i++){m[i]=new int[C+1];}cout<<"输入质量序列,"<<N<<"个"<<endl;for(i=1;i<=N;i++)cin>>w[i];cout<<"输入价值序列,"<<N<<"个"<<endl;for(i=1;i<=N;i++)cin>>v[i];knapsack(m,N,C,w,v);traceback(m,N,C,x,w);cout<<m[1][C]<<endl;for(i=1;i<=N;i++)cout<<x[i];for(i=0;i<N+1;i++){delete [C+1]m[i];}delete [N+1] m;return 1;}背包算法2009-04-16 21:07/*** 背包问题* 背包问题是计算机科学里的经典问题。
在最简单的形式中，包括试图将不同重量的数据项放到* 背包中．以使背包最后达到指定的总重量。
不需要把所有的选项都放入背包中。
* 举例来说，假设想要背包精确地承重20磅，并且有5个可以选择放入的数据项，它们的重量* 依次为11磅、8磅、7磅、6磅和5磅。
对于选择放入的数据项数量不大时，人类很善于通过观察* 就可以解决这个问题。
于是大概可以计算出只有8磅、7磅和5磅的数据项加在一起和为20磅。
* 如果想要计算机来解决这个问题，就需要给计算机更详细的指令。
算法如下：* 1．如果在这个过程中的任何时刻，选择的数据项的总和符合目标重量，工作就完成了。
* 2．从选择第一个数据项开始。
剩余的数据项的加和必须符合背包的目标重量减去第一个数据* 项的重量；这是一个新的目标重量。
* 3．逐个地试每种剩余数据顶组合的可能性。
但是，注意并不需要去试所有的组合，因为只要* 数据顶朗和大于目标重量的时候，就停止添加数据项。
* 4．如果设有组合合适的话，放弃第—‘个数据项，并且从第二个数据项开始再重复一边整个* 过程。