Onway

我是一只菜菜菜菜鸟...
posts - 61, comments - 56, trackbacks - 0, articles - 34

浅析《背包九讲-分组背包》中的错误

Posted on 2010-08-08 21:08 Onway 阅读(4108) 评论(3)  编辑 收藏 引用 所属分类: 伤不起的ACM

发现问题的起因是HDU 1712,一个赤裸的分组背包。所以有必要说一下这个题目。

题意:

一个学生用M天的时间复习N门课程,每门课程花费不同的天数,有不同的收获。问如何安排这M天,使得收获最大。

思路:

可以将每一门课看成一个分组,每门课不同天数的选择看成是分组的物品(显然只能有一个选择),物品的费用即为花费的天数,物品的价值为题中给出的收获。该题中背包容量最大为M。

设dp[x]为前i组物品,在背包容量为x(即费用为x)时的最大价值。则将i从1到N进行过历遍后(第一重循环),dp[m]即为所求。

在这种状态设置中,容易想出以下两种阶段递推方式(以下所述都为第二和第三重循环):

1,在同一个背包容量中,对不同费用的物品进行枚举比较:

for(j=MAX;j>=1;--j)   //背包容量

      for(k=1;k<=m;++k)  //不同费用的物品

2,在同一费用的物品中,对放在不同背包容量时计算最大价值:(该方式同《背包九讲-分组背包》中的伪代码部分)

for(k=1;k<=m;++k)    //不同费用的物品

      for(j=MAX;j>=1;--j)  //背包容量

简略分析:

1,分析第一种递推方式的正确:

该方式即求在容量为j的背包中,选择哪一个物品可以有最大价值。

看递推方程:dp[j]=max(dp[j],dp[j-c[k]]+w[k]);(其中c[k]为k物品的费用,w[k]为价值),由于递降枚举背包容量,max比较中的dp[j]是由上一组物品决策所得,在这里将被忽略。因为就算不忽略,在本组物品中dp[j]的决策依然要取决于dp[j-c[k]]+w[k]。

而同样由于递降枚举背包容量(第二重循环),dp[j-c[k]]在本组物品中是未进行过决策的,亦即背包容量为j-c[k]时,在本组物品中是没有选择任何物品的,这可以保证对dp[j]决策时,不会多选本组中的物品。

2,分析第二种递推方式的错误:

该方式即求对物品k,放在所有背包中,计算各个最大价值。

同样是递推方程:dp[j]=max(dp[j],dp[j-c[k]]+w[k]);(其中c[k]为k物品的费用,w[k]为价值)。能否保证dp[j-c[k]]在本组中未经决策,就成了该递推方式对错的关键。

由于背包容量的递降枚举在第三重循环,只能保证k物品不会重复选择。对于另一k0物品,当背包容量枚举到j-c[k]的时候,由方程可以有:dp[j-c[k]]=max(dp[j-c[k]],dp[j-c[k]-c[k0]]+w[k0],亦即dp[j-c[k]]可能在本组中的其他物品中进行过决策。

那么这样就可能导致在一组物品中选择了多件物品。

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

周五的早上AC了那个题目,但是感觉留下了一堆的问题。然后忙了两天别的事,直到今天才感觉彻底搞懂了。

在最近的几个题中,也算逐渐明白知识学习与能力培养的区别。

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

以下附《背包九讲-分组背包》中的内容和HDU 1712的代码。

分组背包:

P06: 分组的背包问题
 问题
 有N件物品和一个容量为V的背包。第i件物品的费用是c[i],价值是w[i]。这些物品被划分为若干组,每组中的物品互相冲突,最多选一件。求解将哪些物品装入背包可使这些物品的费用总和不超过背包容量,且价值总和最大。

 算法
 这个问题变成了每组物品有若干种策略:是选择本组的某一件,还是一件都不选。也就是说设f[k][v]表示前k组物品花费费用v能取得的最大权值,则有f[k][v]=max{f[k-1][v],f[k-1][v-c[i]]+w[i]|物品i属于第k组}。

 使用一维数组的伪代码如下:

 for 所有的组k
 for 所有的i属于组k
 for v=V..0
 f[v]=max{f[v],f[v-c[i]]+w[i]}

 另外,显然可以对每组中的物品应用P02中“一个简单有效的优化”。

 小结
 分组的背包问题将彼此互斥的若干物品称为一个组,这建立了一个很好的模型。不少背包问题的变形都可以转化为分组的背包问题(例如P07),由分组的背包问题进一步可定义“泛化物品”的概念,十分有利于解题。

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

//HDU 1712(被注释的为以上第二种递推方式):
#include <iostream>
using namespace std;
const int MAX=100;
int dp[MAX+1],data[MAX+1][MAX+1];
int main()
{
    
int n,m;
    
while(scanf("%d%d",&n,&m)&&(n||m))
    {
        
int i,j,k;
        
for(i=1;i<=n;++i)
            
for(j=1;j<=m;++j)
                scanf(
"%d",&data[i][j]);
   
/*
        memset(dp,0,sizeof(dp));
        for(i=1;i<=n;++i)     
            for(j=m;j>=1;--j) 
                for(k=MAX;k>=j;--k)    
                    if(dp[k]<dp[k-j]+data[i][j])
                      dp[k]=dp[k-j]+data[i][j];
    
*/

        memset(dp,
0,sizeof(dp));
        
for(i=1;i<=n;++i)    
            
for(j=MAX;j>=1;--j)  
                
for(k=1;k<=m;++k)  
                    
if(j>=k)
                        dp[j]
=dp[j]>dp[j-k]+data[i][k]?dp[j]:dp[j-k]+data[i][k];
    
        printf(
"%d\n",dp[m]);
    }
    
return 0;
}

Feedback

# re: 浅析《背包九讲-分组背包》中的错误  回复  更多评论   

2010-08-09 14:29 by marvin
还记得你看二重背包的时候我给你说的等你看到分组背包的时候咱商讨下吗?呵呵,就是这个问题,当时我怎么也想不明白他列的这个世子是怎么工作的,然后就发现应该让第二重循环和第三重循环反过来才是正确的
然后再给你提点建议:
第二重循环的时候j从m开始就可以了,第三重循环k循环到K就可以了,下面的那条j>=k的语句就不同判断了
下面的是正解,呵呵

for 所有的组k
for v=V..0
for 所有的i属于组k
f[v]=max{f[v],f[v-c[i]]+w[i]}

# re: 浅析《背包九讲-分组背包》中的错误  回复  更多评论   

2011-02-18 14:42 by lzc4160
搜分组背包搜到你这来了.
赞同你的结论,原文里确实存在错误.
但是有一个地方没想明白.
HDU 1712原题我没看,但从你的表述来看应该是01背包问题.

# re: 浅析《背包九讲-分组背包》中的错误  回复  更多评论   

2011-07-29 15:32 by surfacedust
LZ强大,怀疑楼主看的是第一版的背包九讲,后面的改正过来了!

只有注册用户登录后才能发表评论。
网站导航: 博客园   IT新闻   BlogJava   知识库   博问   管理