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4.6 KiB
C#
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C#
/**
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* File: knapsack.cs
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* Created Time: 2023-07-07
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* Author: hpstory ([email protected])
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*/
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namespace hello_algo.chapter_dynamic_programming;
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public class knapsack {
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/* 0-1 배낭: 완전 탐색 */
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int KnapsackDFS(int[] weight, int[] val, int i, int c) {
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// 모든 물건의 선택을 마쳤거나 배낭에 남은 용량이 없으면 가치 0을 반환한다
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if (i == 0 || c == 0) {
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return 0;
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}
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// 배낭 용량을 초과하면 배낭에 넣지 않는 선택만 가능하다
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if (weight[i - 1] > c) {
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return KnapsackDFS(weight, val, i - 1, c);
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}
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// 물건 i를 넣지 않는 경우와 넣는 경우의 최대 가치를 계산한다
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int no = KnapsackDFS(weight, val, i - 1, c);
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int yes = KnapsackDFS(weight, val, i - 1, c - weight[i - 1]) + val[i - 1];
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// 두 경우 중 더 큰 가치를 반환한다
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return Math.Max(no, yes);
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}
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/* 0-1 배낭: 메모이제이션을 이용한 탐색 */
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int KnapsackDFSMem(int[] weight, int[] val, int[][] mem, int i, int c) {
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// 모든 물건의 선택을 마쳤거나 배낭에 남은 용량이 없으면 가치 0을 반환한다
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if (i == 0 || c == 0) {
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return 0;
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}
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// 기록이 이미 있으면 바로 반환한다
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if (mem[i][c] != -1) {
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return mem[i][c];
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}
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// 배낭 용량을 초과하면 배낭에 넣지 않는 선택만 가능하다
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if (weight[i - 1] > c) {
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return KnapsackDFSMem(weight, val, mem, i - 1, c);
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}
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// 물건 i를 넣지 않는 경우와 넣는 경우의 최대 가치를 계산한다
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int no = KnapsackDFSMem(weight, val, mem, i - 1, c);
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int yes = KnapsackDFSMem(weight, val, mem, i - 1, c - weight[i - 1]) + val[i - 1];
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// 두 경우 중 더 큰 가치를 기록하고 반환한다
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mem[i][c] = Math.Max(no, yes);
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return mem[i][c];
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}
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/* 0-1 배낭: 동적 계획법 */
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int KnapsackDP(int[] weight, int[] val, int cap) {
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int n = weight.Length;
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// dp 테이블을 초기화한다
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int[,] dp = new int[n + 1, cap + 1];
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// 상태 전이
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for (int i = 1; i <= n; i++) {
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for (int c = 1; c <= cap; c++) {
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if (weight[i - 1] > c) {
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// 배낭 용량을 초과하면 물건 i를 선택하지 않는다
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dp[i, c] = dp[i - 1, c];
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} else {
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// 물건 i를 선택하지 않는 경우와 선택하는 경우 중 더 큰 값
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dp[i, c] = Math.Max(dp[i - 1, c - weight[i - 1]] + val[i - 1], dp[i - 1, c]);
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}
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}
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}
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return dp[n, cap];
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}
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/* 0-1 배낭: 공간을 최적화한 동적 계획법 */
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int KnapsackDPComp(int[] weight, int[] val, int cap) {
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int n = weight.Length;
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// dp 테이블을 초기화한다
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int[] dp = new int[cap + 1];
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// 상태 전이
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for (int i = 1; i <= n; i++) {
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// 역방향 순회
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for (int c = cap; c > 0; c--) {
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if (weight[i - 1] > c) {
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// 배낭 용량을 초과하면 물건 i를 선택하지 않는다
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dp[c] = dp[c];
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} else {
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// 물건 i를 선택하지 않는 경우와 선택하는 경우 중 더 큰 값
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dp[c] = Math.Max(dp[c], dp[c - weight[i - 1]] + val[i - 1]);
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}
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}
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}
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return dp[cap];
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}
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[Test]
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public void Test() {
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int[] weight = [10, 20, 30, 40, 50];
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int[] val = [50, 120, 150, 210, 240];
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int cap = 50;
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int n = weight.Length;
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// 완전 탐색
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int res = KnapsackDFS(weight, val, n, cap);
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Console.WriteLine("배낭 용량을 초과하지 않는 물건의 최대 가치: " + res);
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// 메모이제이션을 이용한 탐색
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int[][] mem = new int[n + 1][];
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for (int i = 0; i <= n; i++) {
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mem[i] = new int[cap + 1];
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Array.Fill(mem[i], -1);
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}
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res = KnapsackDFSMem(weight, val, mem, n, cap);
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Console.WriteLine("배낭 용량을 초과하지 않는 물건의 최대 가치: " + res);
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// 동적 계획법
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res = KnapsackDP(weight, val, cap);
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Console.WriteLine("배낭 용량을 초과하지 않는 물건의 최대 가치: " + res);
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// 공간을 최적화한 동적 계획법
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res = KnapsackDPComp(weight, val, cap);
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|
Console.WriteLine("배낭 용량을 초과하지 않는 물건의 최대 가치: " + res);
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}
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}
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