参考 : 代码随想录
理论知识
动态规划问题,将拆解为如下五步曲,这五步都搞清楚了,才能说把动态规划真的掌握了!
- 确定dp数组(dp table)以及下标的含义
- 确定递推公式
- dp数组如何初始化
- 确定遍历顺序
- 举例推导dp数组
发出这样的问题之前,其实可以自己先思考这三个问题:
- 这道题目我举例推导状态转移公式了么?
- 我打印dp数组的日志了么?
- 打印出来了dp数组和我想的一样么?
如果这灵魂三问自己都做到了,基本上这道题目也就解决了
01背包问题
详解:
代码语言:javascript复制/**
* 0 1背包问题
*有n件物品和一个最多能背重量为w 的背包。第i件物品的重量是weight[i],得到的价值是value[i] 。
* 每件物品只能用一次,求解将哪些物品装入背包里物品价值总和最大。
*/
public class beibao {
public static void main(String[] args) {
int[] weight = {1,3,4};
int[] value = {15,20,30};
int bagSize = 4;
testWeightBagProblem(weight,value,bagSize);
}
/**
* 动态规划获得结果
* @param weight 物品的重量
* @param value 物品的价值
* @param bagSize 背包的大小
*/
public static void testWeightBagProblem(int[] weight , int[] value, int bagSize){
//动归五部曲
//todo 1. 确定dp数组的意义
//dp[i][j] 表示从下标为[0-i]的物品里任意取,放进容量为j的背包,价值总和最大是多少。
int[][] dp = new int[weight.length][bagSize 1];
//todo 2. 确定递推公式
/*
* dp[i][j] = max(dp[i-1][j],dp[i-1][j - weight[i]] value[i])
* 由dp[i - 1][j]推出,即背包容量为j,里面不放物品i的最大价值,此时dp[i][j]就是dp[i - 1][j]。
*
* 由dp[i - 1][j - weight[i]]推出,dp[i - 1][j - weight[i]] 为背包容量为j - weight[i]的时候不放物品i的最大价值,
* 那么dp[i - 1][j - weight[i]] value[i] (物品i的价值),就是背包放物品i得到的最大价值
*/
//todo 3. 初始化dp
/*
* 首先从dp[i][j]的定义出发,如果背包容量j为0的话,即dp[i][0],无论是选取哪些物品,背包价值总和一定为0。
* 有dp方程可以看出i 是由 i-1 推导出来,那么i为0的时候就一定要初始化。
* dp[0][j],即:i为0,存放编号0的物品的时候,各个容量的背包所能存放的最大价值。
*
* 那么很明显
* 当 j < weight[0]的时候,dp[0][j] 应该是 0,因为背包容量比编号0的物品重量还小。
* 当j >= weight[0]时,dp[0][j] 应该是value[0],因为背包容量放足够放编号0物品
*
* dp[0][j] 和 dp[i][0] 都已经初始化了,那么其他下标应该初始化多少呢?
* 其实从递归公式: dp[i][j] = max(dp[i - 1][j], dp[i - 1][j - weight[i]] value[i]);
* 可以看出dp[i][j] 是由左上方数值推导出来了,那么 其他下标初始为什么数值都可以,因为都会被覆盖
*
*/
for(int j =weight[0]; j <= bagSize;j ){
dp[0][j] = value[0];
}
//todo 4. 遍历的顺序
for(int i =1;i < weight.length;i ){
for(int j = 1 ; j <= bagSize;j ){
//如果背包容量小于物品大小,直接跳过
if(j < weight[i]){
dp[i][j] = dp[i-1][j];
}else{
/*
* 当前背包的容量可以放下物品i
* 那么此时分两种情况:
* 1、不放物品i
* 2、放物品i
* 比较这两种情况下,哪种背包中物品的最大价值最大
*/
dp[i][j] = Math.max(dp[i-1][j], dp[i-1][j - weight[i]] value[i]);
}
}
}
//todo 5. 打印结果
for(int i = 0;i< dp.length;i ){
for(int j =0 ;j< dp[0].length;j ){
System.out.print(dp[i][j] "t");
}
System.out.println();
}
}
}
优化: 使用一维数组
代码语言:javascript复制package First;
import java.util.*;
/**
* 使用一维数组代替二维数组
*/
public class yiweibeibao {
public static void main(String[] args) {
int[] weight = {1,3,4,5,6,8};
int[] value = {15,20,30,40,45,20};
int bagSize = 4;
WeightBagProblem(weight,value,bagSize);
}
/**
* 使用一维数组写出背包问题
* @param weight 物体的重量 [i]索引代表物体编号
* @param value 物品的价值 [i] 索引代表物体编号
* @param bagSize 背包的大小
*/
public static void WeightBagProblem(int[] weight, int[] value, int bagSize) {
//todo 1. 确定dp数组的含义
//容量为j的背包,所背的物品价值可以最大为dp[j]。
int[] dp = new int[bagSize 1];
//todo 2. 确定递推公式
//dp[j] = max(dp[j],dp[j - weight[i]])
//todo 3. 初始化dp数组
//dp[0] = 0; 其实初始化和不初始化都一样
//todo 4. 确立好遍历顺序
for(int i =0 ;i < weight.length;i ){
//从尾到头遍历, 避免重复添加物品
// 当物品的重量 > 当前背包的容量时 停止添加
for(int j=bagSize ;j >= weight[i];j--){
dp[j] = Math.max(dp[j] , dp[j - weight[i]] value[i]);
System.out.println(Arrays.toString(dp));
}
System.out.println();
}
//todo 5. 打印结果
for (int j = 0; j <= bagSize; j ){
System.out.print(dp[j] " ");
}
}
}
运行结果