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https://github.com/krahets/hello-algo.git
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* Retranslate the complete Japanese online edition from Chinese * Fit Japanese homepage labels and localize heading permalinks * Point Japanese contribution instructions to the Japanese preview * Replace locale conditionals with multilingual UI tables
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4.7 KiB
C#
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/**
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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 ナップサック問題:全探索 */
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int KnapsackDFS(int[] weight, int[] val, int i, int c) {
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// すべての品物を選び終えたか、ナップサックの残り容量がなければ、価値 0 を返す
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if (i == 0 || c == 0) {
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return 0;
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}
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// ナップサックの容量を超える場合、入れない選択しかできない
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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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// 品物 i を入れない場合と入れる場合の最大価値を計算する
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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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// 2 通りの選択のうち、価値が大きいほうを返す
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return Math.Max(no, yes);
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}
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/* 0-1 ナップサック問題:メモ化探索 */
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int KnapsackDFSMem(int[] weight, int[] val, int[][] mem, int i, int c) {
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// すべての品物を選び終えたか、ナップサックの残り容量がなければ、価値 0 を返す
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if (i == 0 || c == 0) {
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return 0;
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}
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// 記録済みなら、その値をそのまま返す
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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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// ナップサックの容量を超える場合、入れない選択しかできない
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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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// 品物 i を入れない場合と入れる場合の最大価値を計算する
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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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// 2 通りの選択のうち、価値が大きいほうを記録して返す
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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 ナップサック問題:動的計画法 */
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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 テーブルを初期化する
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int[,] dp = new int[n + 1, cap + 1];
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// 状態遷移
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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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// ナップサックの容量を超える場合、品物 i を選ばない
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dp[i, c] = dp[i - 1, c];
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} else {
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// 品物 i を選ばない場合と選ぶ場合の大きいほうの値
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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 ナップサック問題:空間を最適化した動的計画法 */
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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 テーブルを初期化する
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int[] dp = new int[cap + 1];
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// 状態遷移
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for (int i = 1; i <= n; i++) {
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// 逆順に走査する
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for (int c = cap; c > 0; c--) {
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if (weight[i - 1] > c) {
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// ナップサックの容量を超える場合、品物 i を選ばない
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dp[c] = dp[c];
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} else {
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// 品物 i を選ばない場合と選ぶ場合の大きいほうの値
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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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// 全探索
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int res = KnapsackDFS(weight, val, n, cap);
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Console.WriteLine("ナップサックの容量を超えない品物の最大価値は " + res);
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// メモ化探索
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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("ナップサックの容量を超えない品物の最大価値は " + res);
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// 動的計画法
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res = KnapsackDP(weight, val, cap);
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Console.WriteLine("ナップサックの容量を超えない品物の最大価値は " + res);
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// 空間を最適化した動的計画法
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res = KnapsackDPComp(weight, val, cap);
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|
Console.WriteLine("ナップサックの容量を超えない品物の最大価値は " + res);
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}
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}
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