背包DP——多重背包

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小编点评

多重背包问题是一个经典的计算机科学问题,在这个问题中,我们需要在背包容量限制下最大化选择的物品的价值。与0-1背包问题相比,多重背包问题的主要区别在于每种物品可以分解为多个相同单位,而不是一个单位。 例如,如果有一个物品可以分解为1、2、4、8等,那么我们可以将其视为四个单独的物品,每个物品的重量是原来的四分之一。这样,我们就可以利用二进制原理来更有效地解决这个问题。 在算法中,我们首先将每种物品的数量k分成多个2^j(j为0,1,2,...),然后使用01背包问题的状态转移方程来计算在不超过车载重量的情况下可以装载的宝物最大价值。 对于给定的样例,我们可以按照以下步骤来解决: 1. 将每种宝物的数量k分解为多个2^j。 2. 使用01背包问题的状态转移方程来计算最大价值。 3. 输出计算结果。 通过这种方式,我们可以有效地解决多重背包问题,并且在大数据环境下也能保持良好的性能。

正文

多重背包也是 0-1 背包的一个变式。与 0-1 背包的区别在于每种物品有 k 个,而非一个。

朴素

直接把相同的每个物品视作各个单独的物品,没有关联,仅条件相同;
转换后直接用01背包的状态转移方程

注意:在大数据下容易爆空间时间

二进制分组优化

与朴素相比,优化利用二进制原理(任意数可以由多个不同 2^j 数的和表示)
把每种物品的数量k分成多个2j,如1,2,4,8,16……;若k非2i,最后剩下的单独成一组

举几个例子

优化后就可以直接用01背包解决

例题

https://www.luogu.com.cn/problem/P1776

宝物筛选

题目描述

终于,破解了千年的难题。小 FF 找到了王室的宝物室,里面堆满了无数价值连城的宝物。

这下小 FF 可发财了,嘎嘎。但是这里的宝物实在是太多了,小 FF 的采集车似乎装不下那么多宝物。看来小 FF 只能含泪舍弃其中的一部分宝物了。

小 FF 对洞穴里的宝物进行了整理,他发现每样宝物都有一件或者多件。他粗略估算了下每样宝物的价值,之后开始了宝物筛选工作:小 FF 有一个最大载重为 \(W\) 的采集车,洞穴里总共有 \(n\) 种宝物,每种宝物的价值为 \(v_i\),重量为 \(w_i\),每种宝物有 \(m_i\) 件。小 FF 希望在采集车不超载的前提下,选择一些宝物装进采集车,使得它们的价值和最大。

输入格式

第一行为一个整数 \(n\)\(W\),分别表示宝物种数和采集车的最大载重。

接下来 \(n\) 行每行三个整数 \(v_i,w_i,m_i\)

输出格式

输出仅一个整数,表示在采集车不超载的情况下收集的宝物的最大价值。

样例 #1

样例输入 #1

4 20
3 9 3
5 9 1
9 4 2
8 1 3

样例输出 #1

47

提示

对于 \(30\%\) 的数据,\(n\leq \sum m_i\leq 10^4\)\(0\le W\leq 10^3\)

对于 \(100\%\) 的数据,\(n\leq \sum m_i \leq 10^5\)\(0\le W\leq 4\times 10^4\)\(1\leq n\le 100\)

Code

点击查看代码
const int maxn = 1e7 + 10;
int dp[maxn], w[maxn], v[maxn], sum[maxn];
int wnew[maxn], vnew[maxn];
void solve() {
    int n, m;
    cin >> n >> m;
    int cnt = 0;
    for (int i = 1; i <= n; i++) {
        cin >> w[i] >> v[i] >> sum[i];
        int x = sum[i], j = 1;
        while (x) {
            if (j <= x) {
                x -= j;
                wnew[++cnt] = w[i] * j;
                vnew[cnt]   = v[i] * j;
                j <<= 1;
            }
            else {
                wnew[++cnt] = w[i] * x;
                vnew[cnt]   = v[i] * x;
                break;
            }
        }
    }
    for (int i = 1; i <= cnt; i++) {
        for (int j = m; j >= wnew[i]; j--) {
            dp[j] = max(dp[j], dp[j - wnew[i]] + vnew[i]);
        }
    }

    cout << dp[m];
}

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