【每日算法】基础算法——多重背包问题二(七十)

题目内容

有 N 种物品和一个容量是 V 的背包。

第 i 种物品最多有 si 件,每件体积是 vi,价值是 wi。

求解将哪些物品装入背包,可使物品体积总和不超过背包容量,且价值总和最大。
输出最大价值。

输入格式

第一行两个整数,N,V,用空格隔开,分别表示物品种数和背包容积。

接下来有 N 行,每行三个整数 vi,wi,si,用空格隔开,分别表示第 i 种物品的体积、价值和数量。

输出格式

输出一个整数,表示最大价值。

数据范围

0<N≤1000
0<V≤2000
0<vi,wi,si≤2000

提示:
本题考查多重背包的二进制优化方法。

输入样例

4 5
1 2 3
2 4 1
3 4 3
4 5 2

输出样例

10

题解

本题是将多重背包问题拆分成为01背包问题。思路如下:
因为每种物品,假设为第i件物品,有s[i]个,那么将之看做有s[i]个物品,那么总体就一共有Σ(i=0,…,n)s[i] 个物品,这样就转化为了每个物品仅可用一次的01背包问题。但是,由于按照这种思路拆分非常麻烦,根据题目中给出的数量,若有1000件物品,每件物品有2000个,那么最多一共2000000个物品,按照体积最大计算,复杂度在10的9次方左右,在C++中会溢出。因此需要采用一种2进制的拆分方法。

二进制拆分方法的原问题如下:
给定任意一个数,问最少可以将其分成多少个数,且每个数可选可不选,将从0至该数的内的任何数进行表示。

假设s为给定数字,那么最少需要log以2为底的s的对数(向上取整)个数来参与表示。同时,给出两个例子,来让大家辅助思考。
例子1:
s=7,最少需要有3个数表示,分别为1,2,4
0=三个数不选
1=1
2=2
3=1+2
4=4
5=1+4
6=2+4
7=1+2+4

例子2:
s=10,最少需要4个数表示,分别为1,2,4,3 (因为1,2,4可以表示0-7,那么再加上3就可以表示0-10的数了)
8=1+3+4
9=2+3+4
10=1+2+3+4

这里补充一个小常识,在C++中一秒大概完成10的7次方次的操作,根据此可以对自己算法的复杂度进行估计。

代码

#include<iostream>
#include<cstring>
#include<cstdio>
#include<algorithm>
#include<vector>

using namespace std;

const int N = 2010;

int n,m;
int f[N];

struct Good
{
int v,w;
};

int main(){
vector<Good> goods;

cin >>n >>m;
for(int i = 0; i < n; i++){
int v,w,s;
cin >> v >> w >> s;
for(int k = 1; k <= s; k*=2){
s-=k;
goods.push_back({v*k,w*k});
}
if(s > 0) goods.push_back({v*s,w*s});
}
for(auto good:goods){
for(int j = m; j>=good.v; j--)
f[j] = max(f[j],f[j - good.v]+good.w);
}
cout << f[m] << endl;
return 0;
}
Author: Frederic Niu
Link: https://www.fredericniu.cn/2021/02/22/【每日算法】基础算法——多重背包问题二(七十)/
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