【動態規劃】之01揹包問題(難度:2星)

#include <stdio.h>

/**
 * 原題:
 * 一個賊在偷竊一家商店時發現了N件物品,其中第i件值v[i]元,重w[i]磅。
 * 他希望偷走的東西總和越值錢越好,但是他的揹包只能放下W磅。
 * 請求解如何放能偷走最大價值的物品,這裏v[i]w[i]W都是整數
 */
#define MAX(x,y) (x>y?x:y)
#define N 5
#define W 11

static int v[N] = {5,3,4,5,7};
static int w[N] = {2,3,4,6,8};

/**
 * 思路如下
 * 設子問題爲:從第i件物品開始選擇,當前揹包剩餘可容量爲j,求出在此條件下所能獲得的最大價值max_v
 * 找出邊界:顯然i=N,max_v=0(i=N,說明已經沒有物品可選了), j=0,max_v=0(可容量爲0,自然沒有物品可選,價值自然爲0)
 */
//解法1:遞歸
int solve_1(int i, int j){
    if (j == 0 || i == N)
        return 0;
    //容量不夠時, 只能選擇嘗試下一件物品
    if (w[i] > j)
        return solve_1(i+1, j);
    //容量足夠時, 在選擇當前物品和嘗試下一件物品之中選擇價值最高的
    return MAX(solve_1(i+1,j-w[i]) + v[i], solve_1(i+1, j));
}

//解法2:遞歸+記憶數組的dp
static int memo[N+1][W+1];
int solve_2(int i, int j){
    if (j == 0 || i == N)
        return memo[i][j] = 0;
    if (memo[i][j] > -1)
        return memo[i][j];
    //容量不夠時, 只能選擇嘗試下一件物品
    if (w[i] > j)
        return memo[i][j] = solve_2(i+1, j);
    //容量足夠時, 在選擇當前物品和嘗試下一件物品之中選擇價值最高的
    return memo[i][j] = MAX(solve_2(i+1,j-w[i]) + v[i], solve_2(i+1, j));
}

//解法3:遞推形
static int max_v[N+1][W+1];
int solve_3(){
    for (int i = N-1; i >= 0; --i) {
        for (int j = 1; j <= W; ++j) {
            if (w[i] > j)
                max_v[i][j] = max_v[i+1][j];
            else
                max_v[i][j] = MAX(max_v[i+1][j-w[i]]+v[i], max_v[i+1][j]);
        }
    }
    return max_v[0][W];
}



int main() {
    printf("solve_1:%d\n", solve_1(0, W));

    for (int i = 0; i <= N; ++i) {
        for (int j = 0; j <= W; ++j) {
            memo[i][j] = -1;
        }
    }
    printf("solve_2:%d\n", solve_2(0, W));
//    for (int i = 0; i <= N; ++i) {
//        for (int j = 0; j <= W; ++j) {
//            printf("%d\t", memo[i][j]);
//        }
//        printf("\n");
//    }

    printf("solve_3:%d\n", solve_3());
//    for (int i = 0; i <= N; ++i) {
//        for (int j = 0; j <= W; ++j) {
//            printf("%d\t", max_v[i][j]);
//        }
//        printf("\n");
//    }


    return 0;
}

運行結果:

solve_1:13
solve_2:13
solve_3:13



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