回溯0-1背包

问题:给定n种物品和一背包。物品i的重量是wi,其价值为pi,背包的容量为C。问应如何选择装入背包的物品,使得装入背包中物品的总价值最大?
        分析:问题是n个物品中选择部分物品,可知,问题的解空间是子集树。比如物品数目n=3时,其解空间树如下图,边为1代表选择该物品,边为0代表不选择该物品。使用x[i]表示物品i是否放入背包,x[i]=0表示不放,x[i]=1表示放入。回溯搜索过程,如果来到了叶子节点,表示一条搜索路径结束,如果该路径上存在更优的解,则保存下来。如果不是叶子节点,是中点的节点(如B),就遍历其子节点(D和E),如果子节点满足剪枝条件,就继续回溯搜索子节点。

代码:

#include <stdio.h>  
   
#define N 3         //物品的数量  
#define C 16        //背包的容量  
   
int w[N]={10,8,5};  //每个物品的重量  
int v[N]={5,4,1};   //每个物品的价值  
int x[N]={0,0,0};   //x[i]=1代表物品i放入背包,0代表不放入  
   
int CurWeight = 0;  //当前放入背包的物品总重量  
int CurValue = 0;   //当前放入背包的物品总价值  
   
int BestValue = 0;  //最优值;当前的最大价值,初始化为0  
int BestX[N];       //最优解;BestX[i]=1代表物品i放入背包,0代表不放入  
   
//t = 0 to N-1  
void backtrack(int t)  
{  
    //叶子节点,输出结果  
    if(t>N-1)   
    {  
        //如果找到了一个更优的解  
        if(CurValue>BestValue)  
        {  
            //保存更优的值和解  
            BestValue = CurValue;  
            for(int i=0;i<N;++i) BestX[i] = x[i];  
        }  
    }  
    else  
    {  
        //遍历当前节点的子节点:0 不放入背包,1放入背包  
        for(int i=0;i<=1;++i)  
        {  
            x[t]=i;  
   
            if(i==0) //不放入背包  
            {  
                backtrack(t+1);  
            }  
            else //放入背包  
            {  
                 //约束条件:放的下  
                if((CurWeight+w[t])<=C)  
                {  
                    CurWeight += w[t];  
                    CurValue += v[t];  
                    backtrack(t+1);  
                    CurWeight -= w[t];  
                    CurValue -= v[t];  
                }  
            }  
        }  
        //PS:上述代码为了更符合递归回溯的范式,并不够简洁  
    }  
}  
   
int main(int argc, char* argv[])  
{  
    backtrack(0);  
   
    printf("最优值:%d\n",BestValue);  
   
    for(int i=0;i<N;i++)  
    {  
       printf("最优解:%-3d",BestX[i]);  
    }  
    return 0;  
}  

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