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javascript求解0-1背包问题

IT图书 作者:winnie324 时间:2021-09-09 09:54:24 0 删除 编辑

连喊了四声,终于从噩梦中醒来,看了看时间:3点06分。我不知道是否是自己最近做错了事情良心的谴责,还是因为想家了?左思右想,渐渐从梦里那恐惧的气氛中缓解出来,意识也变得非常清醒,想起昨晚给自己留下了一个0-1背包问题,简单在脑海里回顾了一下,在有问题的地方加了一个条件判断,早晨起床后,便把这个问题整理了一下。

愿一切都未曾发生,就如梦一般,回到现实之后,我还可以这样平稳的看着自己,拥有自己。

“0-1背包”问题是一个简单的动态规划问题,因为只有0或者1两种情况,相对其他的最优策略问题要简单的多,不过也只是一个时间复杂度的问题。比如在角色扮演类游戏中,游戏人物身上经常会携带一个背包,背包中可以放置武器装备、药水道具等等,但是背包的容量有限,我们需要思考如何携带合适的物品组合,可以使我们的收益获得最大。对于单个物品来说,我们可以放,也可以不放,如果放入背包记为1,不放入记为0。因此这个问题也通称为“0-1背包”问题。

假设现在有n个物品,每个物品的收益为vi,重量为wi,背包容量为W。我们需要对全部的组合情况进行比对,直到我们找到收益最大的那种组合。
我们用一维数组w[n]记录每个物品的重量,v[n]记录每个物品的收益,x[n]记录每个物品装入情况,装入记为1,不装入记为0。那么问题的约束可以表示为:

w1×x1 + w2×x2 + w3×x3 + … + wn×xn ≤ W

我们需要求解一个x[n],使得:

v1×x1 + v2×x2 + v3×x3 + … + vn×xn

的值最大。

经过整理后,我们的问题表示就变得比较规范和可计算,接下来就要研究如何计算这个问题。

我们可以从第一个物品开始向后遍历计算,我们使用数组x[n]记录当前的最优遍历情况,使用数组xt[n]来记录当前的遍历情况。

  • 首先,判断是否已经遍历完毕,如果是的话就说明当前已经完成了一次全部物品的遍历,判断当前的收益是否比当前最优收益大,如果是,将当前的遍历情况数组xt[n]保存到当前最后遍历情况数组x[n]中,退出当前遍历;否则,直接退出遍历。

  • 然后,如果没有遍历完毕,那么计算当前物品加入后是否会超出背包容量W,如果没有超出,则将当前物品加入,继续向后遍历下一个物品。

  • 如果超出,继续向后遍历下一个物品。

  • 一次遍历完成后,开始进行回退,即返回到前一个遍历状态,这时候就需要将当前物品从背包中取出来,然后继续向后遍历下一个物品。

我们可以用下面的图示来描述整个遍历过程。


图片描述

其实现代码如下:

/**
 * 背包对象
 * W: 背包最大容量
 *
 */function Backpack ( W ) {  // 背包的容量
  this.W = W  // 当前加入背包中的物品总重量
  this.cW = 0
  // 当前加入背包中物品的总收益
  this.cV = 0
  // 当前的最优解数组
  this.X = []  // 当前的最优收益
  this.V = 0
  // 当前物品重量数组
  this.wArray = []  // 当前物品收益数组
  this.vArray = []  // 待选取的物品数量
  this.n = 0}/**
 * 遍历物品
 * 
 * index: 当前序号
 * xt: 当前的遍历情况
 */Backpack.prototype.traverseGoods = function ( index, xt ) {  // 如果已经遍历到最后
  if(index >= this.n) {    if (this.V 



作者:李伯特
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