1298 FORZA David Beckham
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01背包問題是最基礎的背包問題,特點是:每種物品僅有一件,可以選擇放或不放。用子問題定義狀態:即f[i][v]表示前i件物品恰放入一個容量為v的背包可以獲得的最大價值。則其狀態轉移方程便是:
f[i][v]=max{f[i-1][v],f[i-1][v-c[i]]+w[i]}
這個方程非常重要,基本上所有跟背包相關的問題的方程都是由它衍生出來的。所以有必要將它詳細解釋一下:“將前i件物品放入容量為v的背包中”這個子問題,若只考慮第i件物品的策略(放或不放),那么就可以轉化為一個只牽扯前i-1件物品的問題。如果不放第i件物品,那么問題就轉化為“前i-1件物品放入容量為v的背包中”,價值為f[i-1][v];如果放第i件物品,那么問題就轉化為“前i-1件物品放入剩下的容量為v-c[i]的背包中”,此時能獲得的最大價值就是f[i-1][v-c[i]]再加上通過放入第i件物品獲得的價值w[i]。
優化空間復雜度
以上方法的時間和空間復雜度均為O(N*V),其中時間復雜度基本已經不能再優化了,但空間復雜度卻可以優化到O(V)。
先考慮上面講的基本思路如何實現,肯定是有一個主循環i=1..N,每次算出來二維數組f[i][0..V]的所有值。那么,如果只用一個數組f[0..V],能不能保證第i次循環結束后f[v]中表示的就是我們定義的狀態f[i][v]呢?f[i][v]是由f[i-1][v]和f[i-1][v-c[i]]兩個子問題遞推而來,能否保證在推f[i][v]時(也即在第i次主循環中推f[v]時)能夠得到f[i-1][v]和f[i-1][v-c[i]]的值呢?事實上,這要求在每次主循環中我們以v=V..0的順序推f[v],這樣才能保證推f[v]時f[v-c[i]]保存的是狀態f[i-1][v-c[i]]的值。偽代碼如下:
for i=1..N
??? for v=V..0? // 當然,這里不一定要循環到0,只需到c[i]即可!
??????? f[v]=max{f[v],f[v-c[i]]+w[i]};
其中的f[v]=max{f[v],f[v-c[i]]}一句恰就相當于我們的轉移方程f[i][v]=max{f[i-1][v],f[i-1][v-c[i]]},因為現在的f[v-c[i]]就相當于原來的f[i-1][v-c[i]]。如果將v的循環順序從上面的逆序改成順序的話,那么則成了f[i][v]由f[i][v-c[i]]推知,與本題意不符,但它卻是完全背包背包問題最簡捷的解決方案。
其實,這里的動態規劃就是一張數表,但它卻有著與眾不同的地方,假設用到的是二維數組,那么對數表某一行產生影響的就只有它的上一行,對dp[i][j]產生影響的就只有它同行前面的參數和上一行的參數,所以我們可以用一個一維數組進行記錄,從后到前進行處理。其實這實質上就是動態規劃的最優子結構性質!
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總結
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