01背包问题(回溯算法实现)

时间:2022-07-01 11:09:08
 问题描述:有n件物品和一个容量为c的背包。第i件物品的价值是v[i],重量是w[i]。求解将哪些物品装入背包可使价值总和最大。所谓01背包,表示每一个物品只有一个,要么装入,要么不装入。
     今天下午的算法复习课,老师提的各种算法经典问题时,出现频率就是01背包问题了!动态规划、回溯法、分支限界法,在贪心算法时也提到注意背包问题,当然01背包问题不能用贪心算法实现,不能保证能得到最优解。回溯法是最近学的,所以试着用C语言将其实现了下,下面作以分析,后期将会继续用其他两种算法实现01背包问题,并做比较。
   回溯法:01背包属于找最优解问题,用回溯法需要构造解的子集树。在搜索状态空间树时,只要左子节点是可一个可行结点,搜索就进入其左子树。对于右子树时,先计算上界函数,以判断是否将其减去,剪枝啦啦!
   上界函数bound():当前价值cw+剩余容量可容纳的最大价值<=当前最优价值bestp。
   为了更好地计算和运用上界函数剪枝,选择先将物品按照其单位重量价值从大到小排序,此后就按照顺序考虑各个物品。
   下面直接贴代码吧:

#include <stdio.h>
#include <conio.h>

int n;//物品数量
double c;//背包容量
double v[100];//各个物品的价值
double w[100];//各个物品的重量
double cw = 0.0;//当前背包重量
double cp = 0.0;//当前背包中物品价值
double bestp = 0.0;//当前最优价值
double perp[100];//单位物品价值排序后
int order[100];//物品编号
int put[100];//设置是否装入

//按单位价值排序
void knapsack()
{
    int i,j;
    int temporder = 0;
    double temp = 0.0;

    for(i=1;i<=n;i++)
        perp[i]=v[i]/w[i];
    for(i=1;i<=n-1;i++)
    {
        for(j=i+1;j<=n;j++)
            if(perp[i]<perp[j])//冒泡排序perp[],order[],sortv[],sortw[]
        {
            temp = perp[i];
            perp[i]=perp[i];
            perp[j]=temp;

            temporder=order[i];
            order[i]=order[j];
            order[j]=temporder;
            temp = v[i];
            v[i]=v[j];
            v[j]=temp;

            temp=w[i];
            w[i]=w[j];
            w[j]=temp;
        }
    }
}

//回溯函数
void backtrack(int i)
{
    double bound(int i);
    if(i>n)
    {
        bestp = cp;
        return;
    }
    if(cw+w[i]<=c)
    {
        cw+=w[i];