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  • (step3.3) hdu 1059(Dividing——多重背包)

    题目大意:分别给出价值为1~6的石头的数量。问能否将这些石头等价值平分。。。


    解题思路:多重背包

    1)多重背包的典型描述是这样的:给出n种物品,背包的容量为V。每种物品的可用数量为num[i],所占体积为c[i],价值为w[i],求。。。。。。

    2)若以价值作为背包的容量,那么很自然就能想到c[i] == w[i]

    可先求出总价值sum,如果奇数,显然不能,如果是偶数,由于石头总数最多为M=20000,故其价值总和最多为C=20000×6=120000,(10^5)可设一数组flagMAX_N]如果i可以取得,则flagi=1,否则等于0;刚开始是用母函数,ON*M*C),毫无悬念TLE,百度题解,发现01背包可以,还需要用到什么二进制优化,不是很理解,不过按照思路写了下,果真AC了,先写后理解,多重背包+二进制优化,

    多重背包问题:

    N种物品和一个容量为V的背包。第i种物品最多有n[i]件可用,每件费用是c[i],价值是w[i]。求解将哪些物品装入背包可使这些物品的费用总和不超过背包容量,且价值总和最大。

    基本算法

    这题目和完全背包问题很类似。基本的方程只需将完全背包问题的方程略微一改即可,因为对于第i种物品有n[i]+1种策略:取0件,取1……n[i]件。令f[i][v]表示前i种物品恰放入一个容量为v的背包的最大权值,则有状态转移方程:

    f[i][v]=max{f[i-1][v-k*c[i]]+k*w[i]|0<=k<=n[i]}

    复杂度是O(V*Σn[i])

    转化为01背包问题另一种好想好写的基本方法是转化为01背包求解:把第i种物品换成n[i]01背包中的物品,则得到了物品数为Σn[i]01背包问题,直接求解,复杂度仍然是O(V*Σn[i])

    但是我们期望将它转化为01背包问题之后能够像完全背包一样降低复杂度。仍然考虑二进制的思想,我们考虑把第i种物品换成若干件物品,使得原问题中第i种物品可取的每种策略——0..n[i]——均能等价于取若干件代换以后的物品。另外,取超过n[i]件的策略必不能出现。

    方法是:将第i种物品分成若干件物品,其中每件物品有一个系数,这件物品的费用和价值均是原来的费用和价值乘以这个系数。使这些系数分别为 1,2,4,...,2^(k-1),n[i]-2^k+1,且k是满足n[i]-2^k+1>0的最大整数。例如,如果n[i]13,就将这种 物品分成系数分别为1,2,4,6的四件物品。

    分成的这几件物品的系数和为n[i],表明不可能取多于n[i]件的第i种物品。另外这种方法也能保证对于0..n[i]间的每一个整数,均可以用若干个系数的和表示,这个证明可以分0..2^k-12^k..n[i]两段来分别讨论得出,并不难,希望你自己思考尝试一下。

    这样就将第i种物品分成了O(log n[i])种物品,将原问题转化为了复杂度为<math>O(V*Σlog n[i])01背包问题,是很大的改进。

    有两点:

    1、给定n,如何对n进行分组,使得[1,n]内的任一数等于若干组之和。可用1,2,4,8,16,....2^k-1,n-2^k+1k+1个数组成。这个想的不是很通,求指点,啊,不需要了,忽然想到了,因为对于x属于【2^k,n]内的数,t=x-(n-2^k+1)<2^k,t可用前面几组数组合而成,故x可用t+n-2^k+1)组成。

    2、为什么只需要对这些分组进行dp就行了呢?可以这么理解。本来基本状态转移方程是:

    f[i][v]=max{f[i-1][v-k*c[i]]+k*w[i]|0<=k<=n[i]}

    而直接二进制优化后转移方程为

    然后再对每组浓缩了的物品(即1248....2^(k-1),n-2^k+1)进行01背包。由于【0n】内的数均可有这些数组合,故全部01背包完后等价于f[i][v]=max{f[i-1][v-k*c[i]]+k*w[i]|0<=k<=n[i]}。理解有点绕脑,就这样了,更多感觉在里面。

    2二进制优化的原理简单来说就是  一个数可以由一系列,全是2的倍数或者 2的倍数加上一个非2的倍数组成。


    代码如下:

    /*
     * 1059_2.cpp
     *
     *  Created on: 2013年8月13日
     *      Author: Administrator
     */
    
    #include <iostream>
    #include <stdio.h>
    using namespace std;
    int f[120005];
    int num[7];
    int V;
    
    void ZeroOnePack(int cost, int weight) {
    	int v;
    	for (v = V; v >= cost; --v) {
    		f[v] = max(f[v], f[v - cost] + weight);
    	}
    }
    
    void CompletePack(int cost, int weight) {
    	int v;
    	for (v = cost; v <= V; ++v) {
    		f[v] = max(f[v], f[v - cost] + weight);
    	}
    }
    
    void MutiplePack(int cost, int weight, int amount) {
    	if (cost * amount >= V) {
    		CompletePack(cost, weight);
    	} else {
    		int k = 1;
    		while (k < amount) {
    			ZeroOnePack(k * cost, k * weight);
    			amount -= k;
    			k <<= 1;
    		}
    
    		if (amount > 0) {
    			ZeroOnePack(amount * cost, amount * weight);
    		}
    	}
    }
    
    int main() {
    
    	int count = 1;
    	while (scanf("%d%d%d%d%d%d", &num[1], &num[2], &num[3], &num[4], &num[5],
    			&num[6]) != EOF, num[1] + num[2] + num[3] + num[4] + num[5] + num[6]) {
    		int i;
    		int total = 0;
    		for (i = 1; i <= 6; ++i) {
    			total += num[i] * i;
    		}
    
    		/**
    		 * 如果总价值为奇数,一定不可分
    		 */
    		if (total % 2) {
    
    			printf("Collection #%d:
    ", count++);
    			printf("Can't be divided.
    
    ");
    			continue;
    		} else {
    			V = total / 2;
    			memset(f, 0, sizeof(f));
    			for (i = 1; i <= 6; i++) {
    				MutiplePack(i, i, num[i]);
    			}
    
    			/**
    			 * 容量为V的背包的最大价值f[V]==V。那么这种方案是成立的
    			 * 怎么理解呢???
    			 * 前一个V可以理解成他需要装满的背包的容量为V,但实际装不装得满,
    			 * 那是不一定的。而题目要求我们选择的是能装满的那种方案.
    			 * 所以f[V] == v 的方案才算是成立的
    			 */
    			if (f[V] == V) {
    				printf("Collection #%d:
    ", count++);
    				printf("Can be divided.
    
    ");
    			} else {
    				printf("Collection #%d:
    ", count++);
    				printf("Can't be divided.
    
    ");
    			}
    
    		}
    
    	}
    }
    



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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/bbsno1/p/3255873.html
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