#8778. --阿里巴巴与四十大盗--背包问题
--阿里巴巴与四十大盗--背包问题
Background
一、问题描述 有一天,阿里巴巴赶着一头毛驴上山砍柴。砍好柴准备下山时,远处突然出现一股烟尘,弥漫着直向上空非扬,朝他这儿卷过来,而且越来越近。靠近以后,他才看清原来是一支马队,他们公有四十人,一个个年轻力壮、行动敏捷。一个首领模样的人背负沉重的鞍袋,从丛林中一支来打那个大石头跟前,喃喃地说到:“芝麻、开门吧!”,随着那个头目的喊声,大石头前突然出现一道宽阔的门路,于是强盗们鱼贯而入。阿里巴巴待在树上观察他们,直到他们走的无影无踪之后,才从树上下来。他大声喊道:“芝麻、开门吧!”,他的喊声刚落,洞门立刻打开了,他小心翼翼地走了进去,一下子惊呆了,洞中堆满了财务,还有多的无法计数的金银财宝,有的散堆在地上,有的盛在皮袋中。突然看见这么多的金银财宝,阿里巴巴深信这肯定是一个强盗们数代经营、掠夺所积累起来的宝窟。为了让乡亲们开开眼界,见识一下这些宝物,他想一种宝物只拿一个,如果太重就用锤子凿开,但毛驴的运载能力是有限的,怎么才能用驴子运走最大价值的财宝分给穷人呢?
二、问题分析 假设山洞中有n种宝物,每种宝物有一定重量w和相应的价值v,毛驴运载能力有限,只能运走m重量的宝物,一种宝物只能拿一样,宝物可以分割。那么怎么才能使毛驴运走宝物的价值最大呢? (1)每次挑选价值最大的宝物装入背包,得到的结果是否最优? (2)每次挑选重量最小的宝物装入背包,能否得到最优解? (3)每次选择单位重量价值最大的宝物,能否使价值最高?
如果选择价值最大的宝物,但重量非常大,也是不行的,因为运载能力是有限的,所以舍弃策略(1);如果选重量小的物品装入,那么其价值不一定高,所以不能再总重限制的情况下保证价值最大,所以舍弃策略(2);而第三种是每次选择单位重量价值最大的宝物,也就是说每次选择性价比(价值/重量)最高的宝物,如果可以达到运载重量m,那么一定能使得价值最大,因此采用策略(3),每次从剩下的宝物中选择性价比最高的宝物。
三、算法设计 3.1、数据结构及其初始化 将n种宝物的重量和价值存储结构体three(包含重量、价值、性价比3个成员)中,同时求出每种宝物的性价比也存储在对应的结构体three中,将其按照性价比从高到低排序。采用sum来存储毛驴能够运走的最大价值,初始化为0;
3.2、贪心策略 按照性价比从大到小选取宝物,直到达到毛驴的运载能力。每次选择性价比高的物品,判断是否小于m(毛驴运载能力),如果小于m,则放入,sum(已放入物品的价值)加上当前宝物的价值,m减去放入宝物的重量;如果不小于m,则取该宝物的一部分m*p[i],m=0时,程序结束。m减少到0,则sum得到最大值。
按照贪心策略,每次选择性价比高的宝物放入:
第1次选择宝物2,剩余容量30-2=28,目前装入最大价值为8; 第2次选择宝物10,剩余容量28-5=23,目前装入最大价值为8+15=23; 第3次选择宝物6,剩余容量23-8=15,目前装入最大价值为23+20=43; 第4次选择宝物3,剩余容量15-9=6,目前装入最大价值为43+18=61; 第5次选择宝物5,剩余容量6-5=1,目前装入最大价值为61+8=69; 第6次选择宝物8,剩余容量1<4,装入1,目前装入最大价值为69+(6/4)*1=70.5; 3.3、构造最优解 把这些让如的宝物序号组合在一起,就得到了最优解(2,10,6,3,5,8),其中最后一个宝物为部分装入(装入1单位),能够装入宝物的最大价值为70.5
Limitation
1s, 1024KiB for each test case.