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2023-08-22 13:50:12 +08:00
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@@ -13,11 +13,11 @@ status: new
给定 $n$ 个物品,第 $i$ 个物品的重量为 $wgt[i-1]$ 、价值为 $val[i-1]$ ,和一个容量为 $cap$ 的背包。每个物品只能选择一次,问在不超过背包容量下能放入物品的最大价值。
观察图,由于物品编号 $i$ 从 $1$ 开始计数,数组索引从 $0$ 开始计数,因此物品 $i$ 对应重量 $wgt[i-1]$ 和价值 $val[i-1]$ 。
观察图 14-17 ,由于物品编号 $i$ 从 $1$ 开始计数,数组索引从 $0$ 开始计数,因此物品 $i$ 对应重量 $wgt[i-1]$ 和价值 $val[i-1]$ 。
![0-1 背包的示例数据](knapsack_problem.assets/knapsack_example.png)
<p align="center"> 图0-1 背包的示例数据 </p>
<p align="center"> 图 14-17 &nbsp; 0-1 背包的示例数据 </p>
我们可以将 0-1 背包问题看作是一个由 $n$ 轮决策组成的过程,每个物体都有不放入和放入两种决策,因此该问题是满足决策树模型的。
@@ -267,13 +267,13 @@ $$
}
```
图所示,由于每个物品都会产生不选和选两条搜索分支,因此时间复杂度为 $O(2^n)$ 。
如图 14-18 所示,由于每个物品都会产生不选和选两条搜索分支,因此时间复杂度为 $O(2^n)$ 。
观察递归树,容易发现其中存在重叠子问题,例如 $dp[1, 10]$ 等。而当物品较多、背包容量较大,尤其是相同重量的物品较多时,重叠子问题的数量将会大幅增多。
![0-1 背包的暴力搜索递归树](knapsack_problem.assets/knapsack_dfs.png)
<p align="center"> 图0-1 背包的暴力搜索递归树 </p>
<p align="center"> 图 14-18 &nbsp; 0-1 背包的暴力搜索递归树 </p>
### 2. &nbsp; 方法二:记忆化搜索
@@ -537,11 +537,11 @@ $$
}
```
图展示了在记忆化递归中被剪掉的搜索分支。
14-19 展示了在记忆化递归中被剪掉的搜索分支。
![0-1 背包的记忆化搜索递归树](knapsack_problem.assets/knapsack_dfs_mem.png)
<p align="center"> 图0-1 背包的记忆化搜索递归树 </p>
<p align="center"> 图 14-19 &nbsp; 0-1 背包的记忆化搜索递归树 </p>
### 3. &nbsp; 方法三:动态规划
@@ -780,7 +780,7 @@ $$
}
```
图所示,时间复杂度和空间复杂度都由数组 `dp` 大小决定,即 $O(n \times cap)$ 。
如图 14-20 所示,时间复杂度和空间复杂度都由数组 `dp` 大小决定,即 $O(n \times cap)$ 。
=== "<1>"
![0-1 背包的动态规划过程](knapsack_problem.assets/knapsack_dp_step1.png)
@@ -824,7 +824,7 @@ $$
=== "<14>"
![knapsack_dp_step14](knapsack_problem.assets/knapsack_dp_step14.png)
<p align="center"> 图0-1 背包的动态规划过程 </p>
<p align="center"> 图 14-20 &nbsp; 0-1 背包的动态规划过程 </p>
### 4. &nbsp; 状态压缩
@@ -835,7 +835,7 @@ $$
- 如果采取正序遍历,那么遍历到 $dp[i, j]$ 时,左上方 $dp[i-1, 1]$ ~ $dp[i-1, j-1]$ 值可能已经被覆盖,此时就无法得到正确的状态转移结果。
- 如果采取倒序遍历,则不会发生覆盖问题,状态转移可以正确进行。
图展示了在单个数组下从第 $i = 1$ 行转换至第 $i = 2$ 行的过程。请思考正序遍历和倒序遍历的区别。
14-21 展示了在单个数组下从第 $i = 1$ 行转换至第 $i = 2$ 行的过程。请思考正序遍历和倒序遍历的区别。
=== "<1>"
![0-1 背包的状态压缩后的动态规划过程](knapsack_problem.assets/knapsack_dp_comp_step1.png)
@@ -855,7 +855,7 @@ $$
=== "<6>"
![knapsack_dp_comp_step6](knapsack_problem.assets/knapsack_dp_comp_step6.png)
<p align="center"> 图0-1 背包的状态压缩后的动态规划过程 </p>
<p align="center"> 图 14-21 &nbsp; 0-1 背包的状态压缩后的动态规划过程 </p>
在代码实现中,我们仅需将数组 `dp` 的第一维 $i$ 直接删除,并且把内循环更改为倒序遍历即可。