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  • 题目:多人背包

    题目描述

    DD 和好朋友们要去爬山啦!他们一共有 K 个人,每个人都会背一个包。这些包的容量是相同的,都是 V。可以装进背包里的一共有 N 种物品,每种物品都有给定的体积和价值。

    在 DD 看来,合理的背包安排方案是这样的:

    每个人背包里装的物品的总体积恰等于包的容量。
    每个包里的每种物品最多只有一件,但两个不同的包中可以存在相同的物品。
    任意两个人,他们包里的物品清单不能完全相同。
    在满足以上要求的前提下,所有包里的所有物品的总价值最大是多少呢?

    输入格式

    第一行有三个整数:K、V、N。(k<=50 v<=5000 n<=200 by RQ)

    第二行开始的 N 行,每行有两个整数,分别代表这件物品的体积和价值。

    输出格式

    只需输出一个整数,即在满足以上要求的前提下所有物品的总价值的最大值。(最后有空行.)

    题解:

    没有做不到,只有想不到。

    下面是摘自DD大牛的《背包九讲》:

    求次优解、第K优解
    对于求次优解、第K优解类的问题,如果相应的最优解问题能写出状态转移方程、用动态规划解决,那么求次优解往往可以相同的复杂度解决,第K优解则比求最优解的复杂度上多一个系数K。

    其基本思想是将每个状态都表示成有序队列,将状态转移方程中的max/min转化成有序队列的合并。这里仍然以01背包为例讲解一下。

    首先看01背包求最优解的状态转移方程:f[i][v]=max{f[i-1][v],f[i-1][v-c[i]]+w[i]}。如果要求第K优解,那么状态f[i][v]就应该是一个大小为K的数组f[i][v][1..K]。其中f[i][v][k]表示前i个物品、背包大小为v时,第k优解的值。“f[i][v]是一个大小为K的数组”这一句,熟悉C语言的同学可能比较好理解,或者也可以


    简单地理解为在原来的方程中加了一维。显然f[i][v][1..K]这K个数是由大到小排列的,所以我们把它认为是一个有序队列。

    然后原方程就可以解释为:f[i][v]这个有序队列是由f[i-1][v]和f[i-1][v-c[i]]+w[i]这两个有序队列合并得到的。有序队列f[i-1][v]即f[i-1][v][1..K],f[i-1][v-c[i]]+w[i]则理解为在f[i-1][v-c[i]][1..K]的每个数上加上w[i]后得到的有序队列。合并这两个有序队列并将结果的前K项储存到f[i][v][1..K]中的复杂度是O(K)。最后的答案是f[N][V][K]。总的复杂度是O(VNK)。



    为什么这个方法正确呢?实际上,一个正确的状态转移方程的求解过程遍历了所有可用的策略,也就覆盖了问题的所有方案。只不过由于是求最优解,所以其它在任何一个策略上达不到最优的方案都被忽略了。如果把每个状态表示成一个大小为K的数组,并在这个数组中有序的保存该状态可取到的前K个最优值。那么,对于任两个状态的max运算等价于两个由大到小的有序队列的合并。

    另外还要注意题目对于“第K优解”的定义,将策略不同但权值相同的两个方案是看作同一个解还是不同的解。如果是前者,则维护有序队列时要保证队列里的数没有重复的。

    View Code
     1 #include<iostream>
    2 using namespace std;
    3
    4 int f[5001][51],k,v,n,w[201],e[201];
    5
    6 void jia(int a[],int b[],int p){
    7 int i,j;
    8 for(i=1;i<=k;i++) if(b[i]>=0) b[i]+=p;
    9 int c[51],s=1;
    10 i=1;j=1;
    11 while(s<=k)
    12 if(a[i]>b[j]) c[s++]=a[i++];
    13 else c[s++]=b[j++];
    14 for(i=1;i<=k;i++)
    15 a[i]=c[i];
    16 for(i=1;i<=k;i++)
    17 if(b[i]>=p) b[i]-=p;
    18
    19 }
    20
    21 int main()
    22 {
    23 int i,j;
    24 cin>>k>>v>>n;
    25 for(i=1;i<=n;i++)
    26 cin>>w[i]>>e[i];
    27
    28 for(j=v;j>=0;j--)
    29 for(i=1;i<=k;i++)
    30 f[j][i]=-1;
    31
    32 f[0][1]=0;
    33
    34 for(i=1;i<=n;i++)
    35 for(j=v;j>=w[i];j--)
    36 jia(f[j],f[j-w[i]],e[i]);
    37
    38 int ans=0;
    39 for(i=1;i<=k;i++)
    40 ans+=f[v][i];
    41 cout<<ans<<endl;
    42 return 0;
    43
    44 }
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