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0/1背包

2020-12-14 10:06:52 其他

0/1背包問題回溯法求解


愛玩游戲的Tom
Tom很喜歡玩游戲,他在電腦上下了《GTA5》和《微軟飛行模擬》,對于后者他還喪心病狂的下載了所有地圖包,導致他可用空間只有mGB,但他還有幾個學校要求安裝的軟體沒有下載,他不能全部放下去,因此只能選擇性的安裝一部分,現在,我們知道每個學習軟體的大小以及該學習軟體的重要程度,現在Tom找到你,應該安裝哪一些軟體,使得這些軟體的重要程度之和最大,對于輸入第一行有n(0 < n <= 100)和m(0 < m <= 1000)兩個整陣列成,n代表接下來的輸入行數,m代表可用空間還剩mGB,接下來的n行,每行兩個整數,前一個整數為每個學習軟體的大小(GB),后一個整數代表重要程度,對于輸出,只有一行,即為最大重要程度之和,
樣例
Input:
3 23
15 9
20 5
7 7
Output:
16
下面我們來切掉這道裸題:首先我們定義一個函式,名字索性為dfs,
組成:int dfs(int i,int j)
解釋:引數i表示一共有多少件物品,體現在本題中便是多少個軟體,引數j則表示電腦還剩的空間(GB),
dfs(i,j)的回傳值所代表的意思便是,一共i個軟體,在電腦記憶體還剩jGB的情況下最大的重要程度,
經過上面的定義,我們顯然可以得到?
在這里插入圖片描述

就上面的問題,我們留意前面dfs的定義,不難得出對于0個軟體,不管我們電腦還剩多少記憶體,它對于我們來說重要程度都為0,因為根本就沒有軟體,
這就是邊界(i==0),同時也是終止條件,
我們在回過頭看上面的程式,很遺憾,如果寫成這樣,當資料規模為最大,即當n=100的時候,程式無法在1秒內得出答案,最后超時,不予通過,指數級的時間復雜度太高了,需要降(一個狀態可能會被計算多次),
如何去降?
對于回溯,降低時間復雜度的有效方式是減枝,前面我們說過,一個狀態可能會被計算多次,那么我們便想方設法讓他只計算一次,

下面引出記憶式遞回
記憶式遞回:一個狀態已經被求解的情況下記住它,這也是人工智能中經常可以用到的(尤其是在機器學習中)
試思考:在本題中,我們如何讓程式去“記住”解的狀態?
顯然,讓我們寫的程式具備記憶功能似乎不可能,但是這實際是可行的,至少在本題中是如此,
具體如下:
我們開一個輔助陣列:spackSpace[i][j]
解釋是共i個軟體,裝進記憶體為j的電腦中最大的重要程度,初始化所有元素為0,如果當計算的時候其值為0,則代表程式沒有計算過該狀態,否則便是計算過,那么無需重復計算(剪枝+記憶),直接回傳spackSpace[i][j]便是,
具體實作如下(記得先思考):
在這里插入圖片描述
完整程式:
在這里插入圖片描述在這里插入圖片描述

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