Java如何实现背包算法的实例分析

本篇文章主要介绍了浅谈java实现背包算法(0-1背包问题) ,小编觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧

0-1背包的问题

背包问题(Knapsack problem)是一种组合优化的NP完全问题。问题可以描述为:给定一组物品,每种物品都有自己的重量和价格,在限定的总重量内,我们如何选择,才能使得物品的总价格最高。问题的名称来源于如何选择最合适的物品放置于给定背包中。

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-w[i]]+v[i] }。

public class Bag {  static class Item {// 定义一个物品    String id; // 物品id    int size = 0;// 物品所占空间    int value = 0;// 物品价值    static Item newItem(String id, int size, int value) {      Item item = new Item();      item.id = id;      item.size = size;      item.value = value;      return item;    }    public String toString() {      return this.id;    }  }  static class OkBag { // 定义一个打包方式    List<Item> Items = new ArrayList<Item>();// 包里的物品集合    OkBag() {    }    int getValue() {// 包中物品的总价值      int value = 0;      for (Item item : Items) {        value += item.value;      }      return value;    };    int getSize() {// 包中物品的总大小      int size = 0;      for (Item item : Items) {        size += item.size;      }      return size;    };    public String toString() {      return String.valueOf(this.getValue()) + " ";    }  }  // 可放入包中的备选物品  static Item[] sourceItems = { Item.newItem("4号球", 4, 5), Item.newItem("5号球", 5, 6), Item.newItem("6号球", 6, 7) };  static int bagSize = 10; // 包的空间  static int itemCount = sourceItems.length; // 物品的数量  // 保存各种情况下的最优打包方式 第一维度为物品数量从0到itemCount,第二维度为包裹大小从0到bagSize  static OkBag[][] okBags = new OkBag[itemCount + 1][bagSize + 1];  static void init() {    for (int i = 0; i < bagSize + 1; i++) {      okBags[0][i] = new OkBag();    }    for (int i = 0; i < itemCount + 1; i++) {      okBags[i][0] = new OkBag();    }  }  static void doBag() {    init();    for (int iItem = 1; iItem <= itemCount; iItem++) {      for (int curBagSize = 1; curBagSize <= bagSize; curBagSize++) {        okBags[iItem][curBagSize] = new OkBag();        if (sourceItems[iItem - 1].size > curBagSize) {// 当前物品大于包空间.肯定不能放入包中.          okBags[iItem][curBagSize].Items.addAll(okBags[iItem - 1][curBagSize].Items);        } else {          int notIncludeValue = okBags[iItem - 1][curBagSize].getValue();// 不放当前物品包的价值          int freeSize = curBagSize - sourceItems[iItem - 1].size;// 放当前物品包剩余空间          int includeValue = sourceItems[iItem - 1].value + okBags[iItem - 1][freeSize].getValue();// 当前物品价值+放了当前物品后剩余包空间能放物品的价值          if (notIncludeValue < includeValue) {// 放了价值更大就放入.            okBags[iItem][curBagSize].Items.addAll(okBags[iItem - 1][freeSize].Items);            okBags[iItem][curBagSize].Items.add(sourceItems[iItem - 1]);          } else {// 否则不放入当前物品            okBags[iItem][curBagSize].Items.addAll(okBags[iItem - 1][curBagSize].Items);          }        }      }    }  }  public static void main(String[] args) {    Bag.doBag();    for (int i = 0; i < Bag.itemCount + 1; i++) {// 打印所有方案中包含的物品      for (int j = 0; j < Bag.bagSize + 1; j++) {        System.out.print(Bag.okBags[i][j].Items);      }      System.out.println("");    }    for (int i = 0; i < Bag.itemCount + 1; i++) {// 打印所有方案中包的总价值      for (int j = 0; j < Bag.bagSize + 1; j++) {        System.out.print(Bag.okBags[i][j]);      }      System.out.println("");    }    OkBag okBagResult = Bag.okBags[Bag.itemCount][Bag.bagSize];    System.out.println("最终结果为:" + okBagResult.Items.toString() + okBagResult);  }}

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