解决0-1背包问题(方案二):一维dp数组(滚动数组)


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>>探索一维dp数组和二维dp数组的本质

>>思考

  • 理解整体上是如何从二维降为一维的,理解何为滚动数组?

当前层是由上一层推导出来的,那么我们直接就把上一层拷贝到当前层,直接在当前层进行计算。把新的值覆盖到当前层之中。然后下一轮计算的时候。再从当前层取值,然后再计算新的值再覆盖当前层。这样就相当于把一个矩阵压缩成一行数据每一次计算都更新这一行数据,那看起来就像是在滚动更新这个数据。所以说我们称之为滚动数组,把一个二维的dp数组降为一维dp数组。

>>总结

1.对于背包问题其实状态都是可以压缩

2.在使用二维数组的时候,递推公式:

        dp[i][j] = max(dp[i-1][j],dp[i-1][j-weight[i]]+value[i]);

3.可以发现若把dp[i-1] = max(dp[i][j],dp[i][j-weight[i]] + value[i]);

也就是说与其把dp[i-1] 这一层拷贝到dp[i]上,不如只用一个一维数组了,只用dp[j](一维数组,也可以理解是一个滚动数组)

4.滚动数组,需要满足的条件是上一层可以重复利用直接拷贝到当前层 


>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>进入正题>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

>>动规五部曲:

1.确定dp数组的定义

在一维dp数组中,dp[j]表示:容量为j的背包,所背的物品价值可以最大为dp[j]

2.一维dp数组的递推公式

dp[j] 为容量为j的背包所背的最大价值,那么如何推导 dp[j] ?

  • dp[j] 可以通过dp[j-weight[j]] 推导出来,dp[j-weight[i]] 表示容量为 j-weight[i] 的背包的最大价值
  • dp[j-weight[i]]+value[i] 表示容量为 j - 物品i重量的背包 加上 物品i 的价值,即容量为j的背包,放入物品i了之后的价值为dp[j]
  • dp[j]有两个选择,一个是取自己dp[j],一个是取 dp[j-weight[i]] + value[i],指定是取最大的,毕竟是求最大价值

3.一维dp数组如何初始化

关于初始化,一定要和dp数组的定义吻合,否则到递推公式的时候会越来越乱

dp[j]表示:容量为j的背包,所背的物品价值可以最大为dp[j],那么dp[0]就应该就是0,因为背包容量为0所背的物品的最大价值就是0

>>思考

  • 那么dp数组除了下标0的位置,初始为0,其他下标应该初始化为多少呢?

递推公式:dp[j] = max(dp[j],dp[j-weight[i]] + value[i]);

dp数组在推导的时候一定是取价值最大的数,若题目给的价值都是正整数,那么非0下标都初始化为0就可以了。若题目给的价值有负数,那么非0下标就要初始化为负无穷。

>>目的

  • dp数组在递推公式的过程中取的最大的价值,而不是被初始值覆盖了

4.一维dp数组遍历顺序

for(int i = 0; i < weight.size(); i++) { // 遍历物品for(int j = bagWeight; j >= weight[i]; j--) { // 遍历背包容量dp[j] = max(dp[j], dp[j - weight[i]] + value[i]);}
}

背包的倒序遍历是为了保证 物品i 只被放入一次!

5.推导dp数组


>>详细讲解

 dp[i][j] = max(dp[i-1][j],dp[i-1][j-weight[i]]+value[i]); 

 dp[i][j] = max(dp[i-1][j],dp[i-1][j-weight[i]]+value[i]); 

 dp[i][j] = max(dp[i-1][j],dp[i-1][j-weight[i]]+value[i]); 


完整代码:

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;// 一维dp01背包完整C++测试代码
void test_1_wei_bag_problem() {vector<int> weight = { 1,3,4 };vector<int> value = { 15,20,30 };int bagWeight = 4;// 初始化vector<int> dp(bagWeight + 1, 0);for (int i = 0; i < weight.size(); i++) {for (int j = bagWeight; j >= weight[i]; j--) { // 遍历背包容量dp[j] = max(dp[j], dp[j - weight[i]] + value[i]);}}cout << dp[bagWeight] << endl;
}
int main() {test_1_wei_bag_problem();
}

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